[发明专利]一种用于南北极极地光学测量防冰冻探头

说明书

技术领域

本发明涉及极地或者低温环境监测领域,尤其涉及一种南北极极地光学测量防冰冻探头。

背景技术

地球南北极对全球气候以及生态环境具有重大的影响，因此需要研究极地地区或者冰冻环境区域的能量收支、以及太阳光的分布情况。

由于南北极地区低温环境恶劣，冰雪的产生，将会导致光学测量窗口的冻结，附着于探头上的冰，影响着光学测量的精度，严重时甚至会导致探头测量的失败。特别对于设置探头垂直向下用于测量上行辐射通量的情况，由于冰雪在探头上融化再凝结过程中，受到重力的影响，将会在探头窗口处形成“冰溜子”，对于这种情况就更需要解决探头冰冻的问题。

目前，国际上还没有专门用于极地冰冻环境下长期专门用于光通量测量的探头，对于由于重力原因使得冰雪将探头冻结并且遮挡的问题，暂时还没有一个完美的解决方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种南北极极地光学测量防冰冻探头。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于南北极极地光学测量防冰冻探头，用于收集极地光通量，包括探头本体、余弦集光器、加热丝、温度传感器、第一干燥层、导热缓冲层和光纤；所述探头本体的前端设置有所述余弦集光器、以及将所述余弦集光器与探头本体前端相固定的前盖，所述探头本体的后端设置有固定件、以及将所述固定件与探头本体后端相固定的后盖；所述余弦集光器的前部呈半球面结构，其后部开设有凹槽，所述第一干燥层覆盖在凹槽的底面且在中央位置预留有缺口，所述导热缓冲层环绕设置在凹槽的四周壁面上；所述光纤包括光纤管、设置在光纤管内部的光纤线和设置在光纤一端端部并与光纤线相接的光纤接头，所述光纤管自所述探头本体后端的固定件伸入探头本体内并使光纤接头抵触在所述第一干燥层上，所述光纤接头的端头设有用于穿过所述缺口后抵触在余弦集光器上的凸起部，所述光纤管的另一端连接有与光纤线相连且用于收集所述极地光通量的信息采集装置；所述加热丝夹持在所述光纤接头与导热缓冲层之间，所述温度传感器设置在所述探头本体内部，所述温度传感器连接有温度开关、以及用于接收温度信息并控制温度开关实现断开或接通的控制中心，所述温度开关与所述加热丝相接。

余弦集光器的前部呈半球面结构，可将辐射光转换为漫反射光，从而采集到多角度的光；温度传感器用于感受探头本体内部的温度，并将实时温度输出至控制中心，控制中心通过控制温度开关的通断实现对加热丝的加热；所述加热丝受热产生热量能融化探头表面及余弦集光器表面所形成的结冰层；第一干燥层是用来对余弦集光器与探头本体内部过渡区域进行干燥并吸收水分，除去余弦集光器后部的水雾；光纤接头的凸起部用于接收所述极地光通量。

所述余弦集光器设置有第一环形凸起，所述第一环形凸起的前侧面环绕设置有第一密封圈，第一密封圈夹持在所述前盖与余弦集光器之间，所述第一环形凸起的后侧面环绕设置有第一O型密封圈，所述第一O型密封圈夹持在所述前盖、余弦集光器与探头本体前端之间。第一密封圈与第一O型密封圈是用来密封余弦集光器及探头本体，使得探头达到水密作用。

所述固定件设有第二环形凸起，所述第二环形凸起的后侧面环绕设置有第二密封圈，第二密封圈夹持在所述后盖与固定件之间，所述第二环形凸起的前侧面环绕设置有第二O型密封圈，所述第二O型密封圈夹持在所述后盖、余弦集光器与探头本体后端之间。第一密封圈与第一O型密封圈是用来密封固定件及探头本体，使得探头达到水密作用。

所述光纤管的外周套设有密封软管，所述密封软管的前端卡紧在所述固定件上。

所述余弦集光器为采用具有防水耐压、漫透射特性材料四氟乙烯制成的余弦集光器。四氟乙烯材质制成的余弦集光器，既可防水耐压，又可获得更大角度的光，从而利用收集光通量。

所述探头本体、前盖、后盖以及密封软管的外周镀有黑色保护层。黑色保护层可有效减小仪器对光场的影响。

所述探头本体内部还设有第二干燥层。第二干燥层是用来对探头本体内部进行干燥并吸收水分，除去探头本体内部的水雾。

本发明的优点是：本发明通过全自动的控制方法对探头进行加热处理以保证工作的顺利进行，通过温度传感器的监控，既可实现探头的防冰冻，又可以保证探头内部过热而破坏探头内部设备，以及保证野外能量不至于过多地消耗；采用余弦集光窗口，探头能保证一个半球面的辐射能量被探头所接收；在加热装置及干燥装置的辅助下，探头可以在极端条件下连续不断的工作；探头及光纤保护管均镀成黑色，有效减小仪器对光场的影响。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。