本发明专利技术涉及一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置，解决现有海洋光学仪器耐压性能低、密封性能低、仪器不能在全海深环境下可靠地工作等问题。该装置包括外壳、电池组件、闪烁光源、电路控制处理系统、物镜镜筒、第一准直物镜组、第二准直物镜组、狭缝、光栅和线阵探测器；外壳包括依次设置的密封盖板、电池外壳、主壳体和光栅座；电池组件设置在电池外壳内，闪烁光源和电路控制处理系统设置在光源板上，光源板固定设置在主壳体内；狭缝、光栅、线阵探测器固定设置在光栅座上；主壳体上设置有向内凹的样品池，两个物镜镜筒分别设置在样品池的两侧，并与主壳体固定连接，第一准直物镜组和第二准直物镜组分别设置在物镜镜筒内部。
【技术实现步骤摘要】
一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置
本专利技术涉及光谱探测装置领域，具体涉及一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置。
技术介绍
经济的快速发展使矿产资源的需求急剧增长，陆地矿产资源日益枯竭，海洋逐渐成为人们关注的重点资源开发领域。目前，声学在海洋领域的研究方面应用最为广泛，由于声学自身的局限性，使水下光学探测方式越来越得到重视和应用。通过光学手段可以实时、在线、原位对海洋水质、海底资源、海底地形地貌进行探测和观测，随着海洋光学技术的发展，基于光学手段的海洋勘探开发和水质检测等研究工作也逐渐从浅海走向深海，水下光谱仪器的耐压腔体是为仪器的电子电路、光学成像系统以及电源灯零部件单元提供可靠的安装空间，水下光谱仪器已被广泛应用于海洋的勘测开发、科学研究以及水下武器装备等。与传统地面光学仪器不同，水下光谱仪器需要具有很好的密封性和耐压性能，需要开发设计耐压性能高、密封能力强、抗海水腐蚀性强的机械腔体，才能使得仪器在深海环境下能可靠工作。目前大部分海洋光学仪器大多为光学成像设备，并且应用于浅海领域，设计应用海深为不大于6000m，抗耐压性能低、密封性能低，使得仪器不能在全海深环境下(典型耐压深度：11000米)可靠地工作，并且目前还没有应用于深海的光谱探测仪器。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有海洋光学仪器耐压性能低、密封性能低、仪器不能在全海深环境下可靠地工作等问题，提供一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置。本专利技术的技术方案是：一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置，包括外壳、电池组件、闪烁光源、电路控制处理系统、物镜镜筒、第一准直物镜组、第二准直物镜组、狭缝、光栅和线阵探测器；所述外壳为密封圆柱筒体，包括依次设置的密封盖板、电池外壳、主壳体和光栅座；所述电池组件设置在电池外壳内，电池组件通过电路控制处理系统分别给闪烁光源和线阵探测器供电；所述闪烁光源和电路控制处理系统设置在光源板上，所述光源板固定设置在主壳体内；所述线阵探测器固定设置在光栅座上，所述狭缝、光栅通过支架固定设置在光栅座上；所述主壳体上设置有向内凹的样品池，两个物镜镜筒分别设置在样品池的两侧，并与主壳体固定连接，所述第一准直物镜组和第二准直物镜组分别设置在物镜镜筒内部，均包括依次设置的第一透镜、第二透镜、胶合镜组和石英窗口玻璃；所述第一准直物镜组和第二准直物镜组通过压圈轴向定位；所述闪烁光源发出的光依次通过第一准直物镜组的第一透镜、第二透镜、胶合镜组和石英窗口玻璃，将发散光转化为平行光，平行光对液体样本进行投射后经过第二准直物镜组的石英窗口玻璃、胶合镜组、第二透镜和第一透镜，将平行光聚焦于狭缝，经狭缝后的光在光栅位置进行色散形成光谱，经光栅反射后成像于线阵探测器。进一步地，所述物镜镜筒为阶梯套筒结构，物镜镜筒和主壳体通过止口配合，物镜镜筒和主壳体的接触面上设有轴向密封圈和径向密封圈，通过轴向密封圈和径向密封圈保证物镜良好的密封性能。进一步地，所述第一透镜和第二透镜之间设置有钛合金隔圈，钛合金隔圈保证光学间隔。进一步地，所述光源板与主壳体为轴孔间隙配合，易于保证闪烁光源中心与准直镜光轴的一致性。进一步地，所述电池外壳和主壳体之间、主壳体和光栅座之间均设置有O型密封圈。进一步地，所述样品池的两侧设有轴向加强筋，增强壳体整体的机械性能。进一步地，所述第一准直物镜组和第二准直物镜组采用钛合金TC4材料，钛合金零件能够进行黑色表面处理，降低光路杂散光的影响。进一步地，所述电池组件采用组合式锂电池，电池组件上设有充电接口。进一步地，所述密封盖板的一侧设置有吊环，所述吊环与密封盖板螺纹连接。进一步地，所述外壳采用1Cr18Ni9Ti制成，该材料具有良好的耐腐蚀能力，并对材料进行钝化、以及防水和防污的表面处理，能够保证产品的三防性能，材料具有较高的机械刚度和强度，能够保证产品的可靠性。本专利技术的优点为：1.本专利技术基于全海深应用需求，提供应用于11000米海深的光谱探测装置，该装置具有良好的耐压能力、良好的抗腐蚀性能以及可靠的水密封能力，能够满足全海深海洋环境水质监测、地形地貌探测以及海洋矿产的勘测等应用需求。2.本专利技术提供的海洋光谱探测设备，防护外壳采用耐腐蚀性的不锈钢材料，圆柱形结构外形设计，光学镜头结构零件采用钛合金材料，光学窗口采用三防性能好、强度高的石英材料，能够良好适应深海环境，具有高耐压能力、抗腐蚀能力强等特点，能够确保在全海深环境的可靠应用。3.本专利技术首次提出了基于深海领域的光谱探测装置，为海洋原位探测，可对海洋剖面的水体组份进行实时探测和分析，也可对海斗深渊、海底烟筒、热液喷口等组份进行原位探测和分析。4.本专利技术采用了闪烁光源、全息凹面光栅分光以及高灵敏度线阵探测器的配置，光谱探测精度高，如溶解性氮检出限高达0.005mg/L，检测动态范围大。附图说明图1为本专利技术实施例光谱探测装置的结构图；图2为本专利技术实施例光谱探测装置的局部结构图；图3为本专利技术实施例光谱探测装置的轴向加强筋结构图。附图标记：1-外壳，101-密封盖板，102-电池外壳，103-主壳体，104-光栅座，2-电池组件，3-电路控制处理系统，4-光源板，5-闪烁光源，6-物镜镜筒，7-第一准直物镜组，8-第二准直物镜组，9-狭缝，10-光栅，11-线阵探测器，12-样品池，13-第一透镜，14-胶合镜组，15-第二透镜，16-石英窗口玻璃，17-O型密封圈，18-吊环，19-径向密封圈，20-轴向密封圈，21-轴向加强筋，22-压圈，23-隔圈。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术光谱探测装置主要用于原位探测海水水体组份状态，对海水的痕量元素、微量元素等含量进行原位高精度探测，为海洋水质质量的评估给出准确的数据支持。如图1至图3所示的一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置，包括外壳1、电池组件2、闪烁光源5、电路控制处理系统3、物镜镜筒6、第一准直物镜组7、第二准直物镜组8、狭缝9、光栅10和线阵探测器11；外壳1为密封圆柱筒体，包括依次设置的密封盖板101、电池外壳102、主壳体103和光栅座104；电池组件2设置在电池外壳102内，电池组件2通过电路控制处理系统3分别给闪烁光源5和线阵探测器11供电；闪烁光源5和电路控制处理系统3设置在光源板4上，光源板4固定设置在主壳体103内，线阵探测器11固定设置在光栅座104上，狭缝9、光栅10通过支架固定设置在光栅座104上。主壳体103上设置有向内凹的样品池12，两个物镜镜筒6分别设置在样品池12的两侧，并与主壳体103固定连接，第一准直物镜组7和第二准直物镜组8分别设置在物镜镜筒6内部，均包括依次设置的第一透镜13、第二透镜15、胶合镜组14和石英窗口玻璃16，第一准直物镜组7和第二准直物镜组8通过压圈22轴向定位，闪烁光源5发出的光依次通过第一准直物镜组7的第一透镜13、第二透镜15、胶合镜组14和石英窗口玻璃16，将发散光转化为平行光，平行光对液体样本进行投射后经过第二准直物镜组的石英窗口玻璃16、胶合镜组14、第二透镜15和第一透镜13，将平行光聚焦于狭缝9，经狭缝9后的光在光栅10位置进行色散形成光谱，经光栅10反射后成像于线阵探本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置，其特征在于：包括外壳(1)、电池组件(2)、闪烁光源(5)、电路控制处理系统(3)、物镜镜筒(6)、第一准直物镜组(7)、第二准直物镜组(8)、狭缝(9)、光栅(10)和线阵探测器(11)；所述外壳(1)为密封圆柱筒体，包括依次设置的密封盖板(101)、电池外壳(102)、主壳体(103)和光栅座(104)；所述电池组件(2)设置在电池外壳(102)内，电池组件(2)通过电路控制处理系统(3)分别给闪烁光源(5)和线阵探测器(11)供电；所述闪烁光源(5)和电路控制处理系统(3)设置在光源板(4)上，所述光源板(4)固定设置在主壳体(103)内；所述线阵探测器(11)固定设置在光栅座(104)上，所述狭缝(9)、光栅(10)通过支架固定设置在光栅座(104)上；所述主壳体(103)上设置有向内凹的样品池(12)，两个物镜镜筒(6)分别设置在样品池(12)的两侧，并与主壳体(103)固定连接，所述第一准直物镜组(7)和第二准直物镜组(8)分别设置在物镜镜筒(6)内部，均包括依次设置的第一透镜(13)、第二透镜(15)、胶合镜组(14)和石英窗口玻璃(16)；所述第一准直物镜组(7)和第二准直物镜组(8)通过压圈(22)轴向定位；所述闪烁光源(5)发出的光依次通过第一准直物镜组(7)的第一透镜(13)、第二透镜(15)、胶合镜组(14)和石英窗口玻璃(16)将发散光转化为平行光，平行光对液体样本进行投射后经过第二准直物镜组(8)的石英窗口玻璃(16)、胶合镜组(14)、第二透镜(15)和第一透镜(13)，将平行光聚焦于狭缝(9)，经狭缝(9)后的光在光栅(10)位置进行色散形成光谱，经光栅(10)反射后成像于线阵探测器(11)。...
【技术特征摘要】
1.一种基于水下探测的全海深高强度耐压光谱分析装置，其特征在于：包括外壳(1)、电池组件(2)、闪烁光源(5)、电路控制处理系统(3)、物镜镜筒(6)、第一准直物镜组(7)、第二准直物镜组(8)、狭缝(9)、光栅(10)和线阵探测器(11)；所述外壳(1)为密封圆柱筒体，包括依次设置的密封盖板(101)、电池外壳(102)、主壳体(103)和光栅座(104)；所述电池组件(2)设置在电池外壳(102)内，电池组件(2)通过电路控制处理系统(3)分别给闪烁光源(5)和线阵探测器(11)供电；所述闪烁光源(5)和电路控制处理系统(3)设置在光源板(4)上，所述光源板(4)固定设置在主壳体(103)内；所述线阵探测器(11)固定设置在光栅座(104)上，所述狭缝(9)、光栅(10)通过支架固定设置在光栅座(104)上；所述主壳体(103)上设置有向内凹的样品池(12)，两个物镜镜筒(6)分别设置在样品池(12)的两侧，并与主壳体(103)固定连接，所述第一准直物镜组(7)和第二准直物镜组(8)分别设置在物镜镜筒(6)内部，均包括依次设置的第一透镜(13)、第二透镜(15)、胶合镜组(14)和石英窗口玻璃(16)；所述第一准直物镜组(7)和第二准直物镜组(8)通过压圈(22)轴向定位；所述闪烁光源(5)发出的光依次通过第一准直物镜组(7)的第一透镜(13)、第二透镜(15)、胶合镜组(14)和石英窗口玻璃(16)将发散光转化为平行光，平行光对液体样本进行投射后经过第二准直物镜组(8)的石英窗口玻璃(16)、胶合镜组(14)、第二透镜(15)和第一透镜(13)，将平行光聚焦于狭缝(9)，经狭缝(9)后的光在光栅(10)位置进行色散形成光谱，经光栅(10)反...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学龙，胡炳樑，张兆会，于涛，张周锋，刘宏，李洪波，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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