[发明专利]一种基于单片机的振动式沉积物采集仪及其控制方法

权利要求书

1.一种基于单片机的振动式沉积物采集仪，主要由绳缆、电缆、电源模块、检测控制单元、振动器、密封箱以及样品采集单元组成；其特征在于，

绳缆通过吊环连接着振动式沉积物采集仪的密封箱，在采集的过程中具有下放与提拉采集仪的作用；

电缆由上往下经过密封箱，连接电源模块、振动器与检测控制单元；电源模块为检测控制单元与振动器提供电能，振动器密封在密封箱中，样品采集单元通过螺栓固定在密封箱下面；

振动器由直流电机、T型换向器以及偏心块组成；直流电机动力输出轴连接在T型换向器的纵轴，两轴通过联轴器联接固定，直流电机直立在T型换向器上，直流电机连接着电缆；T型换向器采用由一个纵轴和两个转向相反的横轴连接形式，T型换向器的两个横轴通过螺纹连接两个形状与大小一样的偏心块；

检测控制单元由单片机控制系统、上位机、数据采集模块、深度传感器测量模块、水平传感器测量模块与转速传感器测量模块组成；单片机控制系统通过电缆连接着上位机，并且通过数据采集模块连接着三种传感器测量模块；上位机用来显示采集仪采集的沉积物情况，并且将控制指令发送到单片机控制系统；单片机控制系统密封在密封箱中；

深度传感器测量模块搭载在密封箱的外面，测量信号通过信号线输入到密封箱中的单片机控制系统；

水平传感器测量模块固定在密封箱中，通过信号线与单片机控制系统连接，水平传感器测量模块是用来测量采集仪在水下是否发生倾斜；

转速传感器测量模块固定于T型换向器边缘，通过信号线与单片机控制系统连接，用于测量电机的转速；

样品采集单元用来采集样品；

所述的样品采集单元由采样桶与防扰动支架组成，采样桶由两个桶体组成，内部桶体采用有机玻璃管，外部桶体采用金属桶体；内部桶体上端安装一个上挡板，外部桶体下端安装一个下挡板，下挡板与上挡板均通过铰链与采样桶连接；密封箱通过螺栓与采样桶的外部桶体连接，外部桶体通过固定螺栓与内部桶体连接；防扰动支架套在采样桶下端，用来防止采集仪发生倾斜。

2.根据权利要求1所述的振动式沉积物采集仪的控制方法，其特征在于以下步骤，

步骤1：采样前，固定好各部分，包括密封箱、采样桶、防扰动支架与下挡板，同时连接好上位机、电源模块与检测控制单元；初始化上位机与控制单元包括水平传感器、深度传感器及转速传感器；

步骤2：将绳缆固定在吊环，并且释放绳缆，在上位机中读取搭载在采集仪上的深度传感器的距离水面距离值；当快到达水底时，在上位机中读出水平传感器角度值，缓慢释放绳缆，让采集仪依靠自身重力处于竖直垂直状态；

步骤3：整个仪器到达水底后，读取水平传感器，判断此时仪器是否处于竖直状态，如果不垂直，需要缓慢调整采集仪使其竖直；待仪器竖直，通过上位机发送指令，开启直流电机，直流电机通过联轴器与T型换向器连接，此时T型换向器带动左右两个偏心块做转向相反，位置对称的转动；振动器产生竖直向下的力作用到采样桶上，采样桶下挡板与上挡板向上打开，采集的沉积物进入采样桶，上挡板上的水通过水流过孔流出，防扰动支架防止采集过程中出现倾斜；

步骤4：随着采集的深入，下层沉积物的密度较大导致下降的速度减慢，此时需要通过上位机发送指令增加电机的转速，增加振动器的激振频率，使得底层密度较大的沉积物与采样管达到共振，进而增加采样深度；在采集沉积物过程中，读取深度传感器判断此时进入沉积物的深度，与此同时也要读取水平传感器观测采集仪的是否垂直于沉积物；读取转速传感器观测电机运行状况；

步骤5：采集完指定深度沉积物后，关闭整个系统的电源模块，缓慢提拉采集仪；在仪器上升的过程中，受到沉积物向下的压力，下挡板将会闭合，同时受到水压上挡板也会闭合，此时沉积物被保存在采样桶中不会滑落；缓慢提拉整个采集仪至甲板；下放下挡板与内部桶体，先观看沉积物的原始物理状态，拍照记录，然后将采集的样品从采样管中取出然后进行妥善保存，以便后期做相关分析，至此采样结束。