一种非接触测量海水表面温度的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种非接触测量海水表面温度的装置，包括反射镜结构、聚焦镜、热电堆传感器、低噪声前置放大电路板、信号处理电路板、防水连接器和上位机；反射镜结构与海平面呈45

【技术实现步骤摘要】
一种非接触测量海水表面温度的装置


[0001]本技术涉及海水表面温度测量的
，特别涉及一种非接触测量海水表面温度的装置。

技术介绍

[0002]海水表面温度是地球“海—气”系统最重要的指标之一，是重要的海洋科学参数，其指标充分体现了全球气候变化，是民用、科研及军事规划和建设的重要参考因素之一。因此，准确地测量海洋表面温度具有重要的意义。但是由于一些客观因素，目前国内对海洋表面温度的测量存在一定的局限性，主要体现在以下几点：
[0003](1)目前国内对海洋表面温度的测量主要采用卫星遥感非接触测量和海面固定接触式测量。卫星遥感技术通过卫星对海洋辐射的红外能量进行收集，反映出海洋辐射面的温度，但由于受大气辐射、水汽吸收、云层反射等多重因素影响，所获得的数据误差较大；另外，由于海洋表面温度一般定义为表层500 微米以内区域的海水温度，固定接触式测量的传感器(例如金属铂电阻、温敏电阻桥等)的体积会严重超出此区域，造成测量结果不准确。
[0004](2)自然界任何物质的组成分子都处于热运动，在绝对零度(
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273℃) 以上的物体都在向空间辐射红外线，其辐射能量密度与物体自身的温度关系符合普朗克定律。因此，近些年的一些科研单位和研究机构，采用国外先进的红外测温传感器(例如APOGEE、HEITRONICS等)安装在舰船上，距离海面8
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10m 的距离，实现了非接触海水表面温度的测量。但这些传感器的价格比较昂贵，单台售价几万元到十几万元不等，而对海水表面温度测量时需要进行大量布点，因此需要大量的经费支持，使用成本十分高昂。
[0005](3)虽然现在有很多国产的红外非接触测温装置，基本可以实现人体温度(35℃～42℃)较为精确地测量，也有一些国产的工业级非接触红外温度测量装置可以实现数十摄氏度至数百摄氏度的测量，但这些温度测量装置的使用时的工作温度仅限于
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20℃以上，特别是民用测温仪仅能在+20℃以上环境下使用，而海水的组成较为多样且复杂，其凝冰点比淡水要低，且与海水盐度有很大关系，为了保证测量范围，海水表温测量的测温仪一般要求工作温度可以满足
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30℃～+60℃、可以测量目标温度
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15℃～+50℃，但目前阶段，能够满足该指标的国产红外测温装置是比较少见的。

技术实现思路

[0006]本技术为解决现有固定接触式测量的传感器的体积会严重超出此测量区域，造成测量结果不准确，以及采用国外红外测温传感器进行非接触式测量时使用成本十分高昂的问题，本技术提出了一种非接触测量海水表面温度的装置。
[0007]本技术的技术解决方案是：
[0008]一种非接触测量海水表面温度的装置，其特殊之处在于：包括反射镜结构、聚焦镜、热电堆传感器、低噪声前置放大电路板、信号处理电路板、防水连接器和上位机；
[0009]所述反射镜结构与海平面呈45
°
夹角倾斜设置，用于对大气辐射的长波红外光以
及海水表面辐射的长波红外光进行反射；
[0010]在反射镜结构的反射光路上依次设置聚焦镜、热电堆传感器、低噪音前置放大电路板；
[0011]所述热电堆传感器固定连接在低噪声前置放大电路板上，所述热电堆传感器位于所述聚焦镜的聚焦位置处；
[0012]所述低噪声前置放大电路板和信号处理电路板电性连接，信号处理电路板通过防水连接器与上位机连接。
[0013]进一步地，所述反射镜结构包括第一反射镜片、第二反射镜片，所述第一反射镜片的反射面向上，所述第二反射镜片的反射面向下。
[0014]进一步地，所述反射镜结构包括一个反射镜片，所述反射镜片的反射面能够绕着反射光路的光轴旋转，这样，通过调整反射镜片的反射面能够将其他方向辐射的长波红外光反射进聚焦镜，进而进行测量。
[0015]进一步地，还包括旋转镜筒和固定筒；
[0016]所述反射镜结构安装在旋转镜筒上，所述旋转镜筒在所述反射镜结构的反射面方向开设透光孔；
[0017]聚焦镜、热电堆传感器、低噪声前置放大电路板、信号处理电路板依次安装在固定筒内，所述固定筒与旋转镜筒相通，且旋转镜筒套设在固定筒上，这样，转动旋转镜筒就可以实现调整反射镜片的反射面朝向。
[0018]进一步地，所述防水连接器固定贯穿设置在固定筒壁上。
[0019]进一步地，所述旋转镜筒与固定筒连接的一端设置定位件，所述定位件为周向设置的定位螺钉，所述固定筒的周向设置有与定位螺钉相对应的定位螺孔，这样，通过周向的定位螺钉和定位螺钉孔，可以将旋转后的旋转镜筒进行定位。
[0020]进一步地，热电堆传感器型号为SGXV02
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100
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100
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100。
[0021]进一步地，所述低噪声前置放大电路板包括运放芯片，所述运放芯片型号为SGM8552。
[0022]进一步地，所述信号处理电路板包括A/D转换电路、电平转换电路，所述 A/D转换电路包括A/D转换芯片和单片机，所述A/D转换芯片型号为SGM58031，所述A/D转换电路的单片机型号为STC12C5A60S2，电平转换电路的芯片型号为 STC3232E。
[0023]进一步地，在固定筒和旋转镜筒上设置对应的刻度线；聚焦镜通过密封胶密封固定在固定筒内壁面，低噪声前置放大电路板、信号处理电路板与固定筒的安装处采用防松点胶处理，固定筒与防水连接器通过穿墙方式安装，且安装处有防水密封圈并涂抹密封胶。
[0024]本技术与现有技术相比，其有益效果如下：
[0025]1、本技术中采用非接触测量的方法，利用反射镜将长波红外光反射进聚焦镜，经过汇聚后的长波红外光作用于热电堆传感器的有效响应面，低噪声前置放大电路对热电堆传感器输出的微弱电压信号进行放大滤波，信号处理电路对放大后的信号进行A/D转换、温度计算、数据处理等操作，最终通过串口输出数据，该装置通过辐射测温的方式，能够测量到的表层500微米水深以内的海水温度，有效提高海水表面测量结果的准确性。
[0026]2、本技术通过反射镜将海面辐射和大气辐射的长波红外光反射进聚焦镜，最终测量海面温度和大气温度，输出两组数据，引入了大气辐射对海水表面温度测量的影响，
进一步提高测量数据的准确性。
[0027]3、本技术中传感器、低噪声前置放大电路板、信号处理电路板中元器件采用国产器件且价格较低，大量布点使用成本较低，能够适应民用、工业以及部分军用环境下使用。
[0028]4、本技术包括反射镜结构、聚焦镜、热电堆传感器、低噪声前置放大电路板、信号处理电路板、防水连接器和上位机，这些器件以及器件之间采用的密封材料均能够至少满足
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40℃～+85℃，通过环境应力试验实际验证本专利技术可以在
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30℃～+60℃下完成目标温度范围为
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18℃～+5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触测量海水表面温度的装置，其特征在于：包括反射镜结构(1)、聚焦镜(4)、热电堆传感器(5)、低噪声前置放大电路板(6)、信号处理电路板(7)、防水连接器(9)和上位机(10)；所述反射镜结构(1)与海平面呈45
°
夹角倾斜设置，用于对大气辐射的长波红外光以及海水表面辐射的长波红外光进行反射；在反射镜结构(1)的反射光路上依次设置聚焦镜(4)、热电堆传感器(5)、低噪声前置放大电路板(6)；所述热电堆传感器(5)固定连接在低噪声前置放大电路板(6)上，所述热电堆传感器(5)位于所述聚焦镜(4)的聚焦位置处；所述低噪声前置放大电路板(6)和信号处理电路板(7)电性连接，信号处理电路板(7)通过防水连接器(9)与上位机(10)连接。2.如权利要求1所述的非接触测量海水表面温度的装置，其特征在于：所述反射镜结构(1)包括第一反射镜片、第二反射镜片，所述第一反射镜片的反射面向上，所述第二反射镜片的反射面向下。3.如权利要求1所述的非接触测量海水表面温度的装置，其特征在于：所述反射镜结构(1)包括一个反射镜片，所述反射镜片的反射面能够绕着反射光路的光轴旋转。4.如权利要求3所述的非接触测量海水表面温度的装置，其特征在于：还包括旋转镜筒(2)和固定筒(8)；所述反射镜结构(1)安装在旋转镜筒(2)上，所述旋转镜筒(2)在所述反射镜结构(1)的反射面方向开设透光孔；聚焦镜(4)、热电堆传感器(5)、低噪声前置放大电路板(6)、信号处理电路板(7)依次安装在固定筒(8)内，所述固定筒(8)与旋转镜筒(2)相通，且旋转镜筒(2)套设在固定筒(8)上。5.如权利要求4所述的非接触测量海水表面温度的装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙江波，郝国欣，
申请(专利权)人：西安明松电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：