一种高压半透膜渗水监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高压半透膜渗水监测装置，包括渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元，渗水探测单元包括高压腔以及渗水激发电路，渗水激发电路设置在高压腔内，渗水探测单元用于监测水分，并将渗水激发电路产生的信号输送到信号接收单元；信号接收单元设置在高压腔上，用于接收渗水探测单元产生的信号，对信号进行处理后输送到渗水分析单元；渗水分析单元，设置在高压腔外，包括单片机及相关电路，所述信号接收单元通过电路与单片机连接，所述渗水分析单元用于接收信号接收单元发来的信号并进行分析。本发明专利技术使整个渗水监测工作可以更加快捷、精准的完成，避免了渗水对气体采集分析整体装置的破坏，提高了气体分析工作的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高压半透膜渗水监测装置
本专利技术属于传感器设计领域，具体涉及一种高压半透膜渗水监测装置。
技术介绍
海水中的可溶性气体是评价大洋环流、海洋资源、海洋生物等海洋科学的重要参数，在海洋调查、资源勘探、海水养殖业等领域中具有重要意义。在海洋科学常规监测过程中，通常将海水通过半透膜进行气水分离，从而收集到气体样本进行分析；目前主要是通过设置海水进出管路、半透膜及真空储藏装置完成气体样本的收集：首先海水通过进水管流入，在经过半透膜时，将气体分离出来，气体通过管路进入真空储藏装置待分析，经过滤后的海水通过出水管路流出。存在的问题：在分离气体的过程中，由于有海水透过半透膜渗透进气路，会造成整体装置的损坏或气体不纯等问题，影响下一步分析工作的正常开展。在整个分离气体并最终完成分析的过程中，渗水检测模块十分重要，这对于整个海水经过海水泵和导管穿透半透膜成分分析起着安全防范的作用，有效及时的检测将避免整套系统装置进水带来的损坏；而且由于属于深水作业范畴，问题解决存在一定的难度。所以，迫切需要一种高压半透膜渗水监测装置，用来及时发现渗水问题，起到预警和保护的作用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高压半透膜渗水监测装置。本专利技术所采用的技术方案是：一种高压半透膜渗水监测装置，包括渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元，渗水探测单元，包括高压腔以及渗水激发电路，所述渗水激发电路设置在高压腔内，所述渗水探测单元用于监测水分，并将渗水激发电路产生的信号输送到信号接收单元；信号接收单元，其设置在高压腔上，用于接收渗水探测单元产生的信号，对信号进行处理后输送到渗水分析单元；以及渗水分析单元，其设置在高压腔外，包括单片机及电路，所述信号接收单元通过电路与单片机连接，所述渗水分析单元用于接收信号接收单元发来的信号并进行分析。优选地，所述高压腔包括上端盖、下端盖、气路端口以及法兰端面，所述上端盖与下端盖通过法兰端面连接，所述法兰端面上设置有固定孔，所述高压腔底部开设有两个气路端口。优选地，所述上端盖内部中心处开设有一凹槽，用于放置电感线圈，所述下端盖内部中心处开设有一凹槽，所述凹槽内安装有气体密封盖，所述气体密封盖中心处开设有通孔，所述凹槽中心开设有通孔，所述气体密封盖中心处通孔与所述凹槽中心处通孔相通，所述下端盖内设有一柱体，用于放置渗水探针。优选地，所述下端盖上设有圆轨，所述圆轨上放置有橡皮胶圈。优选地，所述渗水激发电路包括LC谐振电路、差分放大电路、渗水探针以及电源供电电路，所述渗水激发电路设置在下端盖与上端盖中心连接处，由三个螺纹孔固定，所述渗水探针通过通孔放置在下端盖内，所述渗水探针在水珠的作用下使渗水激发电路导通。优选地，所述LC谐振电路与所述差分放大电路组成一组合电路，所述LC谐振电路包括电感及电容，所述LC谐振电路采用并联的形式连接，所述差分放大电路用来放大差模信号，所述电源供电电路用来给渗水激发电路供电。优选地，所述信号接收单元包括谐振接收电路、带通滤波模块、信号放大器、整形比较模块以及电源供电模块，所述信号接收单元设置在高压腔上端盖上，所述信号接收单元通过磁耦合的形式接收渗水激发电路传输的信号所述谐振接收电路、带通滤波模块、信号放大器以及整体比较模块依次连接。优选地，所述谐振接收电路包括电感以及电容，所述谐振接收电路采用并联的形式连接，所述带通滤波模块由双片滤波芯片级联构成，所述信号放大器用来放大调节信号强度，所述整形比较模块用来将信号放大器输出的正弦波转换成矩形波，所述电源供电模块用来提供电压。优选地，所述高压腔两个气路端口分别连接一三通阀和气体分析装置。本专利技术提供了一种高压半透膜渗水监测装置，通过渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元三个部分的协同工作，完成渗水监测工作。首先，渗水激发电路主要是由差分放大电路和LC振荡器组合而成，使用LC并联谐振电路的优势为易于起振，使用器件少，既保证了振荡器的输出信号具有单一的工作频率，也可以保证反馈网络移相的单一值，而差分放大电路具有良好的对称性，抑制温漂的效果良好，同时具有高增益和高共模抑制比。这一模块承担着对渗水的检测作用，由于整个检测环境安装在一个高压腔之中，检测空间有限，考虑到高压腔为不锈钢合金，具有导电作用，故设计了渗水激发电路板中的触点与高压腔壁通过海水介质连通，触发激发电路板导通，产生振荡，生成某一频率的正弦波信号向外传输。这里结合高压腔的结构特点进行渗水检测电路的设计，优化了检测装置的结构；渗水激发电路产生的信号经过放大，信号传输效果稳定。由于整个海水进出线路的布局和各种导管的占据，所提供给渗水监测系统的空间有限，故当激发装置采用PCB电路板设计，其尺寸由激发电路的元器件确定，接收信号装置在腔外，利用了磁耦合谐振式无线传输特性，实现信号的穿透传输，并且保存了原有信号所特有的信息，为了克服信号传输过程中造成的幅度衰减和频率偏移，还原出渗水激发电路发出的信号，在信号接收单元设计了滤波和放大。这里通过磁耦合的方式完成无线信号传输，同时还对信号进行滤波和放大，提高了传输信号的准确性。滤波电路采用了高集成度的通用有源滤波器，具有设计方便，使用灵活的特点，通过改变有源滤波器的电路参数可以满足各种工程实际需要，在本设计中是采用了两片级联的方式，且设计为带通滤波器，中心频率是采用自激振荡的频率，带宽为10khz,并直接使用的有源滤波器自带的信号放大功能，放大倍数可以调节，经放大输出的信号正弦波，其中心频率是渗水激发电路的振荡频率，但会有一定左右的偏移；在滤波芯片的输出端后接上一个整形电路，即过零比较器，输出端即是一个高低电平的矩形波，这样输送到单片机系统构成的信号分析单元进行分析处理预警。这里通过将正弦波转换成矩形波，使信号传输到分析单元时，分析工作准确性更高。通过各单元的协同工作，使整个渗水监测工作可以更加快捷、精准的完成，避免了渗水对气体采集分析整体装置的破坏，提高了气体分析工作的效率。附图说明图1：本专利技术实施例高压腔的正面剖视图；图2：本专利技术实施例渗水激发电路结构图；图3：本专利技术实施例的信号接收单元结构图。图中，各标号代表的部件如下：1上端盖、2凹槽、3通孔、4固定孔、5渗水激发电路、6气路端口、7渗水探针、8下端盖、9LC谐振电路、10差分放大电路、11电源供电电路、12谐振接收电路、13带通滤波模块、14信号放大器、15整形比较模块、16电源供电模块。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图所示，本专利技术所采用的技术方案：一种高压半透膜渗水监测装置，包括渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元，渗水探测单元，包括高压腔以及渗水激发电路5，所述渗水激发电路5设置在高压腔内，所述渗水探测单元用于监测水分，并将渗水激发电路5产生的信号输送到信号接收单元；信号接收单元，其设置在高压腔上，用于接收渗水探测单元产生的信号，对信号进行处理后输送到渗水分析单元；以及渗水分析单元，其设置在高压腔外，包括单片机及电路，所述信号接收单元通过电路与单片机连接，所述渗水分析单元用于接收信号接收单元发来的信号并进行分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，包括渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元；渗水探测单元，包括高压腔以及渗水激发电路(5)，所述渗水激发电路(5)设置在高压腔内，所述渗水探测单元用于监测水分，并将渗水激发电路(5)产生的信号输送到信号接收单元；信号接收单元，设置在高压腔上，用于接收渗水探测单元产生的信号，对信号进行处理后输送到渗水分析单元；以及渗水分析单元，设置在高压腔外，包括单片机及电路，所述信号接收单元通过电路与单片机连接，所述渗水分析单元用于接收信号接收单元发来的信号并进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，包括渗水探测单元、信号接收单元以及渗水分析单元；渗水探测单元，包括高压腔以及渗水激发电路(5)，所述渗水激发电路(5)设置在高压腔内，所述渗水探测单元用于监测水分，并将渗水激发电路(5)产生的信号输送到信号接收单元；信号接收单元，设置在高压腔上，用于接收渗水探测单元产生的信号，对信号进行处理后输送到渗水分析单元；以及渗水分析单元，设置在高压腔外，包括单片机及电路，所述信号接收单元通过电路与单片机连接，所述渗水分析单元用于接收信号接收单元发来的信号并进行分析。2.根据权利要求1所述的高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，所述高压腔包括上端盖(1)、下端盖(8)、气路端口(6)以及法兰端面，所述上端盖(1)与下端盖(8)通过法兰端面连接，所述法兰端面上设置有固定孔(4)，所述高压腔底部开设有两个气路端口(6)。3.根据权利要求2所述的高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，所述上端盖(1)内部中心处开设有一凹槽(2)，用于放置电感线圈，所述下端盖(8)内部中心处开设有一凹槽，所述凹槽内安装有气体密封盖，所述气体密封盖中心处开设有通孔，所述凹槽中心开设有通孔(3)，所述气体密封盖中心处通孔与所述凹槽中心处通孔(3)相通，所述下端盖(8)内设有一柱体，用于放置渗水探针(7)。4.根据权利要求2所述的高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，所述下端盖(8)上设有圆轨，所述圆轨上放置有橡皮胶圈。5.根据权利要求1所述的高压半透膜渗水监测装置，其特征在于，所述渗水激发电路(5)包括LC谐振电路(9)、差分放大电路(10)、渗水探针(7)以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪效勇，洪灿，周涛，吕万军，吴祥恩，曲康，张力夫，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42