阅读说明：本技术 一种基于rov平台的热液温度传感器系统 (A kind of hydrothermal solution temperature sensor system based on ROV platform ) 是由 梁鹏 郝刚 于 2018-05-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于ROV平台的热液温度传感器系统,涉及传感器设备领域,该基于ROV平台的热液温度传感器系统由高精度高稳定度热电偶探针、数据采集处理与通讯模块、电子耐压仓、ROV控制室上位机显控程序等组成。热电偶探针与电子耐压仓采取软连接,电子耐压仓通过水密电缆与ROV连接,实时测量数据通过ROV铠装光纤缆传输至ROV控制室上位机,通过调用显控程序最终得到直观精确的热液喷口原位测量温度,并完成数据存储、绘图与回放。可直接参与ROV海试作业,可为科学家提供高精度热液喷口原位温度,具有高精度、高稳定度、密封性、耐高压、防腐性的优点。(The invention discloses a kind of hydrothermal solution temperature sensor systems based on ROV platform, it is related to sensor device field, is somebody's turn to do the hydrothermal solution temperature sensor system based on ROV platform and is made of high precision high stability degree thermocouple probe, data acquisition process and communication module, electronics pressure resistance storehouse, the aobvious control program of ROV control room host computer etc..Thermocouple probe is taken with electronics pressure resistance storehouse to be flexible coupling, electronics pressure resistance storehouse is connect by watertight cable with ROV, real-time measuring data is transmitted to ROV control room host computer by ROV armored fiber optic cable, by calling aobvious control program to finally obtain intuitively accurate hydrothermal vent measure temperature in-situ, and data storage is completed, draws and plays back.The sea ROV can directly be participated in and study industry, high-precision hydrothermal vent in-situ temperature can be provided for scientist, have the advantages that high-precision, high stability, leakproofness, high pressure resistant, anti-corrosive properties.)

一种基于ROV平台的热液温度传感器系统

技术领域

本发明涉及传感器设备领域，具体来说涉及一种基于ROV平台的热液温度传感器系统。

背景技术

原位探测技术是对传统海洋学研究方法的一次重大突破，它的应用对研究热液及其周围生物与生态环境之间的相互作用有着重要的意义。同时，原位探测技术也促进海洋资源的探测、海洋环境的监测和保护、海洋科学的研究，对国家的经济和社会的可持续发展也具有十分重要的意义。目前的深海热液喷口原位温度测量还未解决好高精度高稳定度测量、数据采集处理与通讯模块的设计、采样器防腐蚀及耐高压等核心技术问题

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于ROV平台的热液温度传感器系统，通过调用显控程序最终得到直观精确的热液喷口原位测量温度，并完成数据存储、绘图与回放，可直接参与ROV海试作业，可为科学家提供高精度热液喷口原位温度，具有高精度、高稳定度、密封性、耐高压、防腐性的优点。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

该基于ROV平台的热液温度传感器系统包括ROV主体，ROV主体通过通讯线缆与上位机连接，ROV主体与耐压仓体上的电源控制端口连接，电源控制端口安装在耐压仓密封盖上，耐压仓密封盖上还安装有热电偶连接端口一和热电偶连接端口二，耐压仓体内部安装有温度采集模块和数据处理及通讯模块，耐压仓体通过水密缆与固定在夹具上的温度探针连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述温度探针为铠装热电偶探针，温度探针通过硫化处理的水密缆接入水的下耐压仓体。

作为本技术方案的进一步优化，所述耐压仓体内安置温度采集模块、数据处理及通讯模块，该耐压仓体通过ROV平台提供的外扩通用网络接口实现与水面控制与数据处理系统连接。

采用以上技术方案的有益效果是：该基于ROV平台的热液温度传感器系统由高精度高稳定度热电偶探针、数据采集处理与通讯模块、电子耐压仓、ROV控制室上位机显控程序等组成。热电偶探针与电子耐压仓采取软连接，电子耐压仓通过水密电缆与ROV连接，实时测量数据通过ROV铠装光纤缆传输至ROV控制室上位机，通过调用显控程序最终得到直观精确的热液喷口原位测量温度，并完成数据存储、绘图与回放。可直接参与ROV海试作业，可为科学家提供高精度热液喷口原位温度，具有高精度、高稳定度、密封性、耐高压、防腐性的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的描述。

图1是本发明一种基于ROV平台的热液温度传感器系统的结构示意图。

其中，1-ROV主体、2-电源控制端口、3-耐压仓密封盖、4-温度采集模块、5-耐压仓体、6-数据处理及通讯模块、7-热电偶连接端口一、8-热电偶连接端口二、9-水密缆、10-夹具、11-温度探针、12-上位机、13-通讯线缆。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明一种基于ROV平台的热液温度传感器系统的优选实施方式。

图1出示本发明一种基于ROV平台的热液温度传感器系统的具体实施方式：

如图1所示该基于ROV平台的热液温度传感器系统包括ROV主体1，ROV主体1通过通讯线缆13与上位机12连接，ROV主体1与耐压仓体5上的电源控制端口2连接，电源控制端口2安装在耐压仓密封盖3上，耐压仓密封盖3上还安装有热电偶连接端口一7和热电偶连接端口二8，耐压仓体5内部安装有温度采集模块4和数据处理及通讯模块6，耐压仓体5通过水密缆9与固定在夹具10上的温度探针11连接。

该基于ROV平台的热液温度传感器系统将按照模块化的方式进行设计，主要体现在将系统按照不同功能划分成不同的模块，各模块之间通过控制电缆和机械结构等方式相连接，因此本系统具有结构简单，功能清晰和较强的维护性和可操作性等特点。温度探针11为铠装热电偶探针，温度探针11通过硫化处理的水密缆9接入水的下耐压仓体5。耐压仓体5内安置温度采集模块4、数据处理及通讯模块6，该耐压仓体5通过ROV主体1提供的外扩通用网络接口实现与水面控制与数据处理系统连接，在甲板控制端完成对水下探测部分的控制，实时接收热液喷口温度场数据，并实现温度数据显示、绘图、存储及回放等功能。

采用热电偶探测测量喷口温度在热液活动调查中应用十分广泛。在深海热液的温度探测中，常用的温度传感器有热电偶、金属热电阻和热敏电阻。其中，热电偶常使用在高温的热液环境，而金属热电阻或热敏电阻常用作热电偶的冷端补偿。这是因为热电偶的构造简单，坚固耐用，使用方便，测温范围广，适合恶劣环境中的高温测量；而热敏电阻或金属热电阻的测量精度高，性能稳定，适合深海原位探测中的热电偶冷端环境的温度测量。热电偶采用特种金属作为材料，并有钛金属作为保护外壳，测得的数据可存储在数据记录设备上，亦可直接将数据传输回甲板控制端进行实时数据处理。

在热电偶探头型号确定后，应进行机械尺寸方面的设计工作。根据子课题的技术指标，温度探头的最大工作水深达到了深海4500m，这就要求温度探头至少需要耐压45MPa。根据初步测算，热电偶套管的壁厚至少需要4mm，整个套管外径至少需要20mm。另外，为了增强对ROV主体1的适应性，减小ROV主体1所携带机械手在抓握温度探测器进行热液喷口***的实际操作难度，可将热电偶探针设计为角型结构(也可以采用线性结构)，前端为最大***深度200mm的探针部分，后端为导连部分。探针部分的套管外径设计为20mm～25mm，长度设计为200mm；导连部分的套管外径设计为16mm～20mm，长度设计为300mm。

耐压仓体5内的温度采集，数据处理及通讯电路是整个温度探测系统的基础和核心，是连接热液温度信号与计算机的桥梁。该电路将传感器测得的温度信号进行调理放大到适当的范围内，由电路的AD转化模块将输入的模拟信号转换为可处理的数字信号，待处理完毕之后由通讯模块传到上位机中。

由于温度探针11设计为单点，八点和十点，温度采集模块4必须具备多路输入功能。考虑到耐压仓体5便携性及重量要求，采用NI 9211热电偶采集模块。NI 9211模块是标准化的热电偶采集模块，只需配备相应的K型热电偶连接器，即可直接与K型热电偶相连，而无需其他的补偿线和额外校正。并且，其内部的24位AD提供了较高精度的模数转换能力，可使整个热液温度探测系统具备较小的分辨率。

热电偶部分已考虑耐压问题，其套管可耐受45MPa压力，信号采集电路部分的耐压通过设计一个圆柱形耐压筒，将电路封装在耐压筒内部的方式，来保护变送电路。耐压仓拟采用7085硬铝合金材料，一方面重量上比不锈钢轻很多，便于ROV主体1携带；另一方面，其金属硬度比聚合物材料要强很多，耐水下碰撞。同时，铝合金材料的防腐蚀能力也很强，价格也较钛合金要便宜。

接口密封方面，温度探针11与变送电路耐压筒之间，采取静密封方式，通过法兰连接，并配以深海密封圈进行水密工艺设计。变送电路耐压筒的另一端，端盖部分设计两道密封凹槽进行密封，接头部分采用8芯深海密封插座。

该基于ROV平台的热液温度传感器系统采用关键设备定制研发和系统集成相结合的方式进行详细设计，分别开展了铠装热电偶探针、热电偶数据采集模块和数据处理及传输模块、上位机显控软件三部分的详细技术设计，系统详细设计过程充分考虑了小型化、工程化和发明化的设计要求。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。