一种采用带斜角弯流道结构和轴流泵的低功耗温盐深传感器的制作方法

1.本发明属于温盐深传感器技术领域，涉及一种采用带斜角弯流道结构和轴流泵和低功耗温盐深传感器。


背景技术：

2.随着海洋世纪的到来，温盐深传感器具有越来越广泛的应用市场。近几年，小型化、低功耗型温盐深传感器具有较强的竞争力，其体积小，功耗低，布放时间长，非常适用于长期海洋监测。然而，目前我国市场上的通用型三电极电导率温盐深传感器，由于流道内流阻大、布局复杂、体积大、进水口易堵塞等原因，导致其在整体功耗，数据有效性与精准性，布放时长等方面有一定的缺陷，也制约着我国水下移动平台的整体性能与自主发展潜力。
3.为保证温盐深传感器使用的长期性和测量数据的有效性，本发明中的温盐深传感器，侧重改进流道结构，降低流道内阻力，选用利用率更高的水泵，改进整体布局，增加防护结构，实现温盐深传感器低功耗和数据有效取样的设计。


技术实现要素：

4.与测量过程中无需水泵的七电极电导率传感器相比，三电极电导率传感器测量精度高，抗干扰能力强，但是易污染，清洗复杂，且需与水泵配合使用。传感器测量过程中，水泵可控制水流速度，消除盐度尖峰，但水泵的使用也破坏海水的自然状态。为降低电极处的海水流动阻力，减小水泵带来的流阻影响，本发明采用带斜角弯的流道和可正反转的轴流泵。与效率低的离心泵相比，轴流泵不仅利用率高，叶轮处流阻小，电机功耗低，还可通过叶轮反转，控制海水在流道内倒灌，减少流道及传感器探头上的污物附着，保证测量数据的有效性。
5.为实现上述内容，本发明采用的技术方案是：一种低功耗温盐深传感器，采用带斜角弯的流道结构和可正反转的轴流泵，降低流道内海水流动阻力，大幅度降低叶轮功耗，提高泵的利用率，进而降低传感器整体功耗。
6.进一步的，所述带斜角弯的流道结构和轴流泵的低功耗温盐深传感器，包括温度传感器，压力传感器，电导率传感器，流量传感器，保护罩，防污栅，引流罩，传感器支柱，引流筒，传感器固定座，上端盖，换流模块，密封舱体，电路板支架，控制主板，下端盖，压力堵头。
7.进一步的，所述引流罩内部有斜向下连通中部通孔的通道；所述传感器固定座内部有斜向上连通中部通孔的通道；两者和所述引流筒的内部通孔，共同形成带斜角弯的海水流道。
8.进一步的，所述换流模块包括电机、电机固定座、磁性联轴器、水泵；所述水泵为可正反转的轴流泵，包括水泵叶轮、水泵轴、叶轮堵头、水泵压盖、轴承；优选的，电机轴通过磁性联轴器带动水泵轴，进而驱动水泵叶轮旋转，使海水在导流通道内流通；
优选地，轴承为陶瓷轴承；进一步的，所述电机通过螺栓固定在电机固定座上，电机固定座通过螺栓固定在所述上端盖上；磁性联轴器内磁铁与水泵轴相连，外磁铁与电机轴相连，实现主、从动轴不接触情况下的力矩传递。
9.进一步的，引流罩斜孔处设为第一入水口，传感器固定座斜孔处设为第一出水口；轴流泵正转时，海水从第一入水口流入，第一出水口流出，轴流泵反转时，所述第一入水口变为第二出水口，所述第一出水口变为第二入水口。
10.优选的，第一入水口为圆锥形入口。
11.进一步的，在第一入水口处设有所述防污栅和所述流量传感器，可根据提前设置的流量监测参数控制水泵的正反转，使流道内海水倒灌，从而避免进水口堵塞，提高取样数据的有效性及准确性。
12.进一步的，所述温度传感器探头位于引流罩斜角弯入口处，所述电导率传感器探头和流量传感器探头位于引流筒内；优选地，所述压力传感器探头位于所述下端盖外端面；所述温度传感器、电导率传感器、压力传感器、流量传感器均通过导线与所述密封舱体内的控制主板连接，控制主板固定在所述电路板支架上。
13.进一步的，密封舱体通过螺栓连接固定在所述上、下端盖外侧，两者之间设有o型密封圈结构。
14.进一步的，传感器固定座通过螺栓与上端盖联结，优选地，传感器固定座和上端盖的接触面设置内外两层轴向密封，其中温度、电导率、流量传感器的导线走线孔及上述连接螺栓位于两层密封之间。
15.进一步的，所述传感器支柱和引流筒底部固定在传感器固定座上，顶部共同支撑引流罩；引流罩上固定防污栅；引流筒筒体外部固定温度传感器和电导率传感器的壳体。
16.优选的，传感器固定座上方通过螺栓连接装有保护罩，保护罩上有2组过流孔。
17.优选的，密封舱体外部做表面处理，防止微生物附着；舱体外部设有2个支撑环，方便与搭载平台固定或悬挂使用。
18.本发明的有益技术效果：本发明的低功耗温盐深传感器，通过采用带斜角弯的导流通道和可正反转的轴流泵，降低了海水流动阻力，提高了泵的利用率，使电机功耗大为降低，同时在第一入水口处进行流速监测，出现异常时可控制水泵反转，使海水倒灌，冲去入水口的附着物，从而提高取样数据的有效性和准确性。
附图说明
19.图1是本发明中低功耗温盐深传感器的整体结构示意图；图2是本发明中低功耗温盐深传感器的海水流道结构示意图；图3是本发明中低功耗温盐深传感器的换流模块示意图。
具体实施方式
20.本发明所涉及的温盐深传感器功耗低、工作可靠性高。下面结合附图对本发明的
技术方案做进一步说明。
21.如图1所示，一种采用带斜角弯流道结构和轴流泵的低功耗温盐深传感器，采用双层模块化设计思路，由传感器探头和密封舱体两部分组成。
22.传感器探头部分包括温度传感器1，压力传感器2，电导率传感器3和流量传感器4，均通过导线与密封舱体5内的控制主板连接，控制主板固定在电路板支架6上。
23.所述温度传感器1探头位于引流罩9斜角孔处，所述电导率传感器3探头和流量传感器4探头位于引流筒10内，所述压力传感器2探头位于下端盖11端面处，下端盖11上旋有压力堵头12。
24.传感器支柱13和引流筒10底部固定在传感器固定座7上，顶部共同支撑引流罩9，引流罩9上部固定防污栅14。
25.传感器固定座7与上端盖8内部设置换流模块，按照控制主板内提前设定的参数，控制海水在流道内正、反向流通。
26.传感器探头和密封舱体两模块的接触面设置内外两层o型密封圈结构，连接螺栓及传感器导线走线孔19位于两层密封之间，结构上不仅安装方便，也增强了传感器的密封可靠性。
27.密封舱体内部主要包括电机驱动部分及控制电路。密封舱体5通过螺栓连接固定在上端盖8及下端盖11外侧，舱体与端盖之间各设有径向密封；密封舱体5内设有电机15、电机固定座16、磁性联轴器17、电路板支架6和控制电路；密封舱体5外部做表面处理，防止微生物附着；同时，密封舱体5外部设有2个支撑环，方便与搭载平台固定或悬挂使用。
28.传感器固定座7上方通过螺栓连接装有保护罩18，保护罩上有2组过流孔。
29.为降低海水的流动阻力，本发明涉及的低功耗温盐深传感器的流道结构采用带斜角弯的海水流道，如图2所示。引流罩9内部斜向下连通的通道、传感器固定座7内部斜向上的通道、引流筒10的内部通孔及叶轮堵头20，共同形成海水的导流通道。
30.图3所示为本发明中低功耗温盐深传感器的换流模块，包括电机15、电机固定座16、磁性联轴器17、水泵叶轮21、水泵轴22、叶轮堵头20、水泵压盖23、轴承24。
31.电机15通过螺栓固定在电机固定座16上，电机15导线连接到密封舱体5中的控制主板上，电机固定座16通过螺栓固定在上端盖8上；磁性联轴器外磁铁25通过螺栓固定在电机15轴上，内磁铁26套在水泵轴22上；叶轮堵头20卡在传感器固定座7凹槽内，防止海水从流道内进入密封舱体5；水泵轴22上部固定水泵叶轮21，下部装有轴承24，轴承24固定在水泵压盖23内。
32.正常工作状态下，电机15驱动轴流泵正转，海水从第一入水口进入，经引流筒，从第一出水口流出，温度传感器1、流量传感器4及电导率传感器3监测海水温度、流速及电导率，当监测流量值明显变小时，电机15控制轴流泵反转，海水从第二入水口进入，第二出水口流出，流道内海水倒灌，冲走防污栅14处的海水附着物，避免第一入水口堵塞，保证数据测量的可靠性。需要说明的是，轴流泵反转的条件与流量传感器监测到的流量有关，可通过主控电路提前设定，具体反转时间可自行设置。
33.此外，第一入水口设为圆锥形，海水在温度探头处可具有更高的流速，提升了温度传感器的响应速度。
34.与流道内垂直轴向的出水口相比，本发明的低功耗温盐深传感器设计中流道的第
一出水口倾斜向后，使得海水从出口流出后远离入水口，更不容易产生回流现象，这样可以保证入口处采的水一直都是新鲜的海水。