[实用新型]一种气泡图像原位采集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水样检测技术领域，具体地说，是涉及一种用于对溶解在液体样品中的气泡进行原位采集的装置。

背景技术

海洋、江河、湖泊的流动会产生大量的气泡，水下生物的呼吸、扰动也会产生大量的气泡，气泡的生成在一定程度上会影响到海洋、江河、湖泊与外界环境的变化。气泡在水中存活的时间一般在数秒到数百秒之间，它的主要成分是空气，包括O₂、部分CO₂和少量的CO、SO₂、CH₄以及碳氟化合物等有毒气体。研究气泡的特性在流体动力学和物质交换、环境噪音、地球物理学、化学工程应用、生物制药、废水处理和环境科学等方面都有重要的作用。

海洋、江河、湖泊中的气泡主要是由波浪破碎产生的，其直径一般不超过毫米级，所以形状基本近似圆形，通常采用声散射方法或者光学投影方法来检测气泡的分布和粒径尺寸。其中，在采用声散射方法对气泡参数进行检测的过程中，所需使用的设备结构相对简单，检测方便，但受环境噪声影响比较大，检测精度低，在解决流场中气泡的空间分布（如速度和粒径等）问题时，很难达到良好的效果。光学投影方法是目前用来研究气泡参数的主要方法，其检测设备相对复杂，成本高，但是成像精度高，可以获得很清晰的气泡图像。

目前，基于光学投影方法设计的气泡检测装置仅适用于实验室环境，需要将待测水域的水样提取上来，转移至岸上或船上进行气泡参数的相关检测。其缺点是：水样在提取的过程中，溶解在水样中的气体会发生各种损失，继而导致测量结果的不准确。因此，急需开发原位探测技术。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉的气泡图像原位采集装置，利用光学投影的原理，可以对溶解在待测水域中的气泡图像实现原位采集。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种气泡图像原位采集装置，包括搭载支架以及悬挂吊装在所述搭载支架上的光源组件、光线散射组件和光电成像组件；所述光源组件、光线散射组件和光电成像组件的中心轴线重合，且光线散射组件位于所述光源组件和光电成像组件之间；在所述搭载支架上安装有用于连接吊放装置的吊放扣，通过吊放装置将所述气泡图像原位采集装置吊放至待测水域中进行原位采样。

作为所述光源组件的一种优选结构设计，在所述光源组件中设置有密封舱体，在所述密封舱体中设置有电路支架，在所述电路支架上安装有光源和光源调制电路，所述光源调制电路调节所述光源的发光强度。

进一步的，在所述光源调制电路中设置有电压转换电路、主控单元、通信电路和连接所述光源的恒流源驱动电路；所述电压转换电路接收岸边或者船舶提供的供电电源，并对所述供电电源进行电压转换后，输出至主控单元、恒流源驱动电路和通信电路；所述通信电路与上位机通信，接收控制信号并传输至所述的主控单元，所述主控单元根据接收到的控制信号调节其输出至恒流源驱动电路的PWM信号的占空比，进而通过恒流源驱动电路调整所述光源的发光强度。

为了达到节约能源，提高光源发光强度的设计目的，本实用新型优选使用多个LED灯珠组成所述的光源，以进一步起到缩小装置整体尺寸的作用。

优选的，所述密封舱体包括呈圆筒状的外壳以及安装在外壳两端的端盖，所述外壳横置，在与所述光线散射组件相邻的一侧端盖上安装有透明玻璃，以使光源发出的光线能够透射出来，照射待测水样。

作为所述光线散射组件的一种优选结构设计，在所述光线散射组件中设置有支撑框架以及安装在所述支撑框架中的磨砂玻璃，通过所述磨砂玻璃对光源发出的光线进行散射，以使照射待测水样的光线均匀。

为了获得更加理想的散射效果，本实用新型在所述支撑框架中优选安装多片相同规格的磨砂玻璃，所述磨砂玻璃的粗糙度在6-6.5之间，光洁度优选为▽4。

作为所述光电成像组件的一种优选结构设计，在所述光电成像组件中设置有密封舱体以及安装在所述密封舱体中的支架，在所述支架上安装有光电成像器件和电压转换电路，所述电压转换电路接收岸边或者船舶提供的供电电源，并对所述供电电源进行电压转换后，输出至所述的光电成像器件；所述光电成像器件将采集到的图像数据上传至上位机。

优选的，所述密封舱体包括呈圆筒状的壳体以及安装在壳体两端的端盖，所述壳体横置，在与所述光线散射组件相邻的一侧端盖上安装有透明玻璃，以使光电成像器件能够拍摄到待测水样中的气泡图像。