CN102410833A - 入水自动释放探头的投弃式测量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种入水自动释放探头的投弃式测量仪器，包括浮筒和内置于浮筒舱内的测量探头；在所述浮筒上设置有感应开关、浮筒电源、熔断电阻和拉绳；所述拉绳连接浮筒的下端盖，拉紧浮筒的下端盖以关闭浮筒舱；所述拉绳缠绕穿过所述的熔断电阻，所述感应开关在浮筒入水后导通，接通熔断电阻的供电回路，使熔断电阻通电发热，熔断拉绳，进而使浮筒的下端盖打开，释放测量探头。使用本发明的投弃式测量仪器不仅可以提高测量效率，而且具有供电电源的自主管理功能，使浮筒和测量探头的内部电路仅在其入水后启动运行，由此延长了仪器投放后的工作时间，方便了使用，增强了仪器运行的可靠性，尤其适用于海洋科研调查领域。

Description

入水自动释放探头的投弃式测量仪器

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，具体地说，是涉及一种可以在仪器入水后自动释放测量探头的投弃式测量仪器。

背景技术

在对海洋进行科研调查的过程中，投弃式测量设备被广泛应用，比如投弃式海流剖面测量仪、用于测量海洋温度、盐度和深度的温盐深测量仪器等。目前，这类投弃式测量设备主要通过安装在测量船上的发射器或发射枪发射测量探头至被测海域。测量探头在下落过程中测量海洋动力参数剖面数据，经与发射器或发射枪相连接的数据线将检测到的数据回传至测量船，提供给科考人员进行海洋数据的监测。也有某些投弃式测量设备采用浮筒和测量探头两部分结构，浮筒也兼用作测量探头的储存舱。测量仪由测量船上的科考人员启动浮筒和探头电源后投掷入水，由浮筒中的延时装置在延时时间到达后再自动释放测量探头入水，浮筒则垂直漂浮于海面。通过测量探头测量到的海洋数据经与浮筒相连接的数据线回传至浮筒，然后通过浮筒内的无线数据发射器发送到测量船，供科考人员监测。

对于上述两种结构形式的投弃式测量仪器，前者需要测量船停船测量，因此测量效率低，调研周期长；而后者虽然可以显著提高测量效率，但也需要人工操作，兼之无法有预测性的准确调节测量探头的释放时间，因此适应性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种入水自动释放探头的投弃式测量仪器，采用浮筒加测量探头的结构设计方式，可以实现测量仪器入水后立即释放测量探头的功能，从而有效提高了测量效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种入水自动释放探头的投弃式测量仪器，包括浮筒和内置于浮筒舱内的测量探头；在所述浮筒上设置有感应开关、浮筒电源、熔断电阻和拉绳；所述拉绳连接浮筒的下端盖，拉紧浮筒的下端盖以关闭浮筒舱；所述拉绳缠绕穿过所述的熔断电阻，所述感应开关在浮筒入水后导通，接通熔断电阻的供电回路，使熔断电阻通电发热，熔断拉绳，进而使浮筒的下端盖打开，释放测量探头。 

为了使感应开关能够在入水后自动导通，在所述感应开关中设置有由绝缘材料制成的基板，在所述基板的相对两个侧面上分别涂覆有导电涂层，从每一侧的导电涂层上分别引出一根导线，作为感应开关的两极；将所述感应开关安装在浮筒的外侧，在浮筒入水后伸入水中，使基板两侧的导电涂层导通。

进一步的，在所述浮筒内部固定设置有电路板，为了实现浮筒内部电路在浮筒入水后能够自动启动运行，在所述电路板上除了设置所述的熔断电阻外，还设置有一继电器，所述感应开关串联在所述继电器线圈的供电回路中，当感应开关入水导通后，使继电器的线圈通电，吸合其常开触点；由于所述继电器的常开触点串联在所述熔断电阻的供电回路中，因此，可以使熔断电阻通电，迅速发热熔断拉绳，打开浮筒下端盖，释放测量探头，达到浮筒入水后立即释放测量探头的设计目的。

为了实现投弃式测量仪器采集数据的上传，在所述浮筒内部还设置有无线数据发射器，其供电电源的正负极并联在所述熔断电阻的两端。在浮筒入水后，无线数据发射器也同时上电运行，将测量探头采集到的数据以射频信号的方式发射至测量船，供科考人员监测。

为了切实确保浮筒下端盖在拉绳熔断后能够准确打开，将所述拉绳连接在浮筒的下端盖的一侧，在下端盖上与拉绳连接位置相对的另一侧设置有拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的另一端固定在平衡块上，所述平衡块固定设置在浮筒下部的外侧，且位于下端盖的上方。

进一步的，所述拉绳的另一端连接拉簧，并通过所述拉簧连接拉簧固定钩，所述拉簧固定钩固定设置在浮筒舱内的电路板上。

为了使测量探头入水后能够自动启动其内部电路上电运行，在所述浮筒的下部设置有磁钢，在所述测量探头上设置有霍尔元件，所述霍尔元件在测量探头释放入水的过程中穿过所述磁钢形成的磁场，进而产生脉冲信号，控制测量探头中的数据采集电路启动运行，开始对海洋数据进行采集。

进一步的，所述霍尔元件为单极开关型霍尔元件，其电源端连接测量探头内部的探头电源，产生的脉冲信号输出至一磁保持继电器，使磁保持继电器线圈通电，吸合其常开触点；所述磁保持继电器的常开触点串联在所述测量探头中数据采集电路的供电回路中，使数据采集电路上电启动运行。

优选的，所述霍尔元件安装在测量探头的内侧壁上；所述磁钢为环形磁钢，紧箍在浮筒下部的侧壁上，且位于下端盖的上方。

再进一步的，所述测量探头通过导线连接浮筒内部电路，将采集到的数字或者模拟信号传输至浮筒，进而通过浮筒内部的无线数据发射器上传至测量船。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的投弃式测量仪器结构简单、可靠，安装方便，不仅可以实现在测量仪器入水后自动将浮筒舱内的测量探头释放入水的功能，使测量效率得以提高；而且具有供电电源的自主管理功能，使浮筒和测量探头的内部电路仅在其入水后启动运行，由此延长了测量仪器投放后的工作时间，极大方便了投弃式测量仪器的使用，增强了仪器运行的可靠性，尤其适用于海洋科研调查领域。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的投弃式测量仪器的整体结构示意图；

图2是图1中浮筒下端盖部分的局部放大图；

图3是图1中感应开关的结构示意图；

图4是浮筒内部电路的原理框图；

图5是测量探头内部电路的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图1所示，本实施例的投弃式测量仪器采用浮筒3和测量探头5的结构设计方式，在仪器投掷入水之前，测量探头5内置于浮筒舱内，具体可存储于浮筒舱内的下半部分，浮筒舱的上半部分可用于摆放电路板15及无线数据发射器2等电路模块。所述无线数据发射器2的发射天线1穿过浮筒3顶部伸出，将采集到的数据以无线射频信号的形式上传至测量船，以提供给船上的科考人员进行海洋数据的实时监测。

为了在浮筒3投掷入水后，测量仪器能够自动将浮筒舱内的测量探头5释放到水中，本实施例在浮筒3上设置了感应开关4，在浮筒的内部电路板15上设置了熔断电阻R，在作为浮筒舱门的下端盖10上设置了拉绳11，如图1所示。所述拉绳11优选采用尼龙拉绳，与浮筒3的下端盖10相连接，在浮筒3入水前，拉紧浮筒的下端盖10以关闭浮筒舱，避免测量探头5脱落。所述感应开关4对浮筒3是否入水的状态进行检测，将其连接在熔断电阻R的供电回路中，并将所述尼龙拉绳11缠绕穿过所述的熔断电阻R。在将浮筒3投掷入水后，浮筒3垂直漂浮于海面，此时，感应开关4导通，连通熔断电阻R的供电回路，使熔断电阻R通电迅速发热，进而熔断尼龙拉绳11。由于尼龙拉绳11断开，此时在浮筒下端盖10以及测量探头5自身的重力作用下，浮筒下端盖10打开，释放测量探头5出仓，由此便可实现投弃式测量仪器入水后，测量探头5即刻自动释放入水的设计目的。

为了确保浮筒下端盖10在尼龙拉绳11断开后，能够准确打开，以释放测量探头5，本实施例在浮筒3下部的外侧安装了一个平衡块8，结合图2所示，将尼龙拉绳11穿过所述平衡块8与浮筒下端盖10的一侧相连接，浮筒下端盖10的另一侧（即与尼龙拉绳11在下端盖10上的连接位置相对的另一侧）连接拉紧弹簧9，拉紧弹簧9的另一端固定在平衡块8上。在尼龙拉绳11未熔断前，尼龙拉绳11克服拉紧弹簧9的收缩力，拉紧浮筒下端盖10以关闭浮筒舱。当尼龙拉绳11被熔断电阻R烧断后，浮筒下端盖10在拉紧弹簧9收缩力的作用下打开，由此测量探头5便可以在自身重力的作用下下降，驶出浮筒舱，入水采集海洋数据。

对于尼龙拉绳11的另一端可以采用多种连接固定形式，比如可以将尼龙拉绳11直接缠绕固定在熔断电阻R上，也可以将尼龙拉绳11缠绕穿过所述的熔断电阻R后固定在浮筒3内部的电路板15上或者浮筒3侧壁上，本实施例并不仅限于以上举例。本实施例优选采用将尼龙拉绳11的另一端通过拉簧13固定在电路板15上的设计方式，如图1所示。将尼龙拉绳11的另一端连接拉簧13，并通过拉簧13连接拉簧固定钩12，将拉簧固定钩12固定安装在电路板15上，拉簧13用于使尼龙拉绳11保持张紧状态，避免安装不到位或者长时间储存后尼龙拉绳11的松弛，致使浮筒下端盖10张开。

为了使感应开关4能够在浮筒3投掷入水后立即导通，本实施例对感应开关4的结构进行了全新设计，使感应开关4具备了遇水导通的特性。如图3所示，在感应开关4中设置一块由绝缘材料制成的基板16，比如玻璃纤维基板等，在基板16的相对两个侧面上分别涂覆一层导电涂层，比如金属阳极涂层17和金属阴极涂层18，从每一侧的导电涂层17、18上分别引出一根导线19，作为感应开关4的阳极和阴极，连接在浮筒3内部的电路中，以控制熔断电阻R的通断电状态。将所述结构的感应开关4安装在浮筒3的外侧，比如浮筒3上半部分筒体的底面上，如图1所示，所述浮筒3上半部分筒体的横截面积大于下半部分筒体的横截面积。在浮筒3被投掷入水后，由于浮筒3上下部分所受浮力的不同及平衡块8的作用，浮筒3的下半部分筒体垂直伸入水中，上半部分筒体部分入水，部分漂浮于海面上。此时，感应开关4伸入水中，利用海水的导电特性，使基板16两侧的导电涂层17、18导通，将感应开关4串联在熔断电阻R的供电回路中，即可连通浮筒电源对熔断电阻R的供电，使熔断电阻R通电发热。

作为本实施例的一种优选设计方案，所述浮筒电源包括浮筒主电源BT2和浮筒辅助电源BT1两部分，如图4所示，所述浮筒电源优选采用锂电池或者干电池实现。将感应开关4的两极串联在一颗继电器KMI线圈的供电回路中，比如阳极17连接继电器KMI线圈，并通过所述继电器KMI线圈连接浮筒辅助电源BT1的正极，阴极18连接浮筒辅助电源BT1的负极。将继电器KMI的常开触点串联在熔断电阻R的供电回路中，具体可以采用浮筒主电源BT2为熔断电阻R供电，并在熔断电阻R的两端并联无线数据发射器2，即与无线数据发射器2的供电电源的正、负极相并联。当浮筒3投掷入水后，感应开关4的两极遇水导通，使继电器KMI的线圈通电，吸合其常开触点，进而连通熔断电阻R以及无线数据发射器2的供电回路，一方面控制熔断电阻R通电迅速发热，以熔断尼龙拉绳11，打开浮筒下端盖10，释放测量探头5出仓；另一方面控制无线数据发射器2上电启动运行，接收测量探头5发出的采集数据，并调制成无线射频信号，通过天线1发射至测量船。

在本实施例中，所述继电器KMI优选采用磁保持继电器进行电路设计，布设在浮筒3内部的电路板15上。磁保持继电器采用永久磁钢，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的，具有保持功能，一旦开关状态转换完成，即使线圈断电，继电器的活动触点仍能保持先前的状态。

为了使测量探头5在释放出仓后，能够自动启动其内部电路上电运行，本实施例在浮筒3下部的外侧壁上设置有磁钢7，优选采用环形磁钢紧箍设置在浮筒3下部、位于下端盖10上方的外侧壁上，如图1、图2所示。在测量探头5上安装霍尔元件6，优选采用单极开关型霍尔元件紧贴安装在测量探头5的内侧壁上。在测量探头5出仓下落的过程中，霍尔元件6会穿过环形磁钢7产生的磁场，进而输出脉冲信号控制测量探头5中的数据采集电路启动运行，开始对被测海域的数据进行采样检测。

作为测量探头5内部电路的一种优选设计方案，本实施例在测量探头5内部设置了探头电源、磁保持继电器KMII和数据采集电路，如图5所示。其中，探头电源可分为探头主电源BT4和探头辅助电源BT3两部分，将单极开关型霍尔元件6的正负极与探头辅助电源BT3的正负极对应连接，利用探头辅助电源BT3为单极开关型霍尔元件6供电。将单极开关型霍尔元件6的脉冲信号输出端连接到磁保持继电器KMII线圈的一端，所述磁保持继电器KMII线圈的另一端连接探头辅助电源BT3的正极，磁保持继电器KMII的常开触点串联在数据采集电路的供电回路中，可以利用探头主电源BT4为数据采集电路供电。当单极开关型霍尔元件6穿过环形磁钢7产生的磁场时，输出一个低电平的脉冲信号至所述磁保持继电器KMII的线圈，此时磁保持继电器KMII线圈的两端出现电位差，使电流流经线圈，吸合磁保持继电器KMII的常开触点，并保存该闭合状态。在磁保持继电器KMII的常开触点闭合后，数据采集电路的供电回路连通，使数据采集电路启动运行，开始采集海洋数据，并通过导线传输至浮筒3的内部电路，具体可以传输至浮筒3内部的无线数据发射器2中，以转换成无线射频信号，发射至测量船。

在所述磁保持继电器KMII线圈的两端还可以进一步并联一颗二极管VD，如图5所示，为磁保持继电器KMII线圈在断电瞬间产生的反向电压提供泄放通路，以保证探头电路的可靠运行。

采用本发明的投弃式测量仪器，不仅可以实现仪器入水后测量探头的自动释放功能，而且可以实现浮筒及测量探头的内部电路在仪器入水后自动启动运行的功能，由此提高了投弃式测量仪器的智能化水平，为科考人员的科研调查任务提供了方便。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种入水自动释放探头的投弃式测量仪器，包括浮筒和内置于浮筒舱内的测量探头，其特征在于：在所述浮筒上设置有感应开关、浮筒电源、熔断电阻和拉绳；所述拉绳连接浮筒的下端盖，拉紧浮筒的下端盖以关闭浮筒舱；所述拉绳缠绕穿过所述的熔断电阻，所述感应开关在浮筒入水后导通，接通熔断电阻的供电回路，使熔断电阻通电发热，熔断拉绳，进而使浮筒的下端盖打开，释放测量探头。

2.根据权利要求1所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：在所述感应开关中包含有由绝缘材料制成的基板，在所述基板的相对两个侧面上分别涂覆有导电涂层，从每一侧的导电涂层上分别引出一根导线，作为感应开关的两极；将所述感应开关安装在浮筒的外侧，在浮筒入水后伸入水中，使基板两侧的导电涂层导通。

3.根据权利要求2所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：在所述浮筒内部固定设置有电路板，在所述电路板上设置有所述的熔断电阻以及一继电器，所述感应开关串联在所述继电器线圈的供电回路中，所述继电器的常开触点串联在所述熔断电阻的供电回路中。

4.根据权利要求3所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：在所述浮筒内部还设置有无线数据发射器，其供电电源的正负极并联在所述熔断电阻的两端。

5.根据权利要求1所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：所述拉绳连接在浮筒的下端盖的一侧，在下端盖上与拉绳连接位置相对的另一侧设置有拉紧弹簧，所述拉紧弹簧的另一端固定在平衡块上，所述平衡块固定设置在浮筒下部的外侧，且位于下端盖的上方。

6.根据权利要求5所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：所述拉绳的另一端连接拉簧，并通过所述拉簧连接拉簧固定钩，所述拉簧固定钩固定设置在浮筒舱内的电路板上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：在所述浮筒的下部设置有磁钢，在所述测量探头上设置有霍尔元件，所述霍尔元件在测量探头释放入水的过程中穿过所述磁钢形成的磁场，进而产生脉冲信号，控制测量探头中的数据采集电路启动运行。

8.根据权利要求7所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：所述霍尔元件为单极开关型霍尔元件，其电源端连接测量探头内部的探头电源，产生的脉冲信号输出至一磁保持继电器，使磁保持继电器线圈通电，吸合其常开触点；所述磁保持继电器的常开触点串联在所述测量探头中数据采集电路的供电回路中，使数据采集电路上电启动运行。

9.根据权利要求7所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：所述霍尔元件安装在测量探头的内侧壁上；所述磁钢为环形磁钢，紧箍在浮筒下部的侧壁上，且位于下端盖的上方。

10.根据权利要求7所述的入水自动释放探头的投弃式测量仪器，其特征在于：所述测量探头通过导线连接浮筒内部电路，将采集到的数字或者模拟信号传输至浮筒。

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