具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供实施例一，一种深海温度测量仪，该深海温度测量仪安装于深海设备上，用于采集深海设备的温度数据。优选地，如图1-6所示，深海温度测量仪为一探头119，具体包括仪器主体1和电池部分2。本实施例中的探头119也即指深海温度测量仪。

其中，仪器主体1，是整个探头119的关键部件，其内部集成了传感器组件5、电路板11等主要部件以及一些保证主要部件正常工作的辅助连接件和密封件。其中，传感器组件5内集成了传感元件和测量电路。其中，传感元件为铂电阻，本发明通过测量铂电阻的电阻值后，根据铂电阻的电阻值与温度值的对应关系来得出具体的温度数据。

优选地，电路板11上设有主控MCU。

进一步地，电路板11上还设有FLASH存储器，FLASH存储器与主控MCU电性连接，用于存储温度数据。

优选地，传感器组件还包括低通滤波电路和ADC转换模块。测量电路通过信号调理电路与ADC转换模块电性连接。

优选地，测量电路为电桥电路。如图3所示，测量电路、低通滤波模块以及ADC转换模块的电路图。其中，测量电路为电桥电路，由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、测温铂电阻RT和精密电源组成。

低通滤波模块包括电阻R6、电阻R7、电容C3和电容C5。低通滤波模块的一端与测温电桥的输出端连接、另一端与ADC转换模块的输入端电性连接。ADC转换模块的输出端与主控MCU电性连接。

当有温度变化时，电桥电路中的测温铂电阻RT的电阻会发生变化，此时，测温电桥输出的电压信号，经过低通滤波电路进行滤波后，再通过ADC转换模块将其转换为数字信号，进而将数字信号发送到主控MCU，使得主控MCU可根据该数字信号得出温度数值。具体地，主控MCU根据数字信号得出测温电桥输出的电压值，其中，电压值可根据公式(1)得出：

测温电桥的输出电压V_O为：

由于电阻R2、电阻R3、电阻R4均为已知电阻，U为电桥电路输出的基准电压或参考电压，具体可根据实际的情况设定。因此，当主控MCU接收到ADC转换模块发送的数字信号后可得出测温电桥的输出电压V_O，根据公式(1)即可得出测温铂电阻RT的电阻值，然后可根据系统内设置的测温铂电阻RT的电阻值与温度值的匹配关系得出对应的温度数据。优选地，本实施例中的电桥电路是常用的电桥电路，因此公式(1)也是本领域技术人员所熟知的公知常识。

更为优选地，ADC转换模块为24位高分辨率ADC转换器。

进一步地，电路板11上设有时钟控制模块。更为优选地，时钟控制模块为高精度的DS32kHz温补钟振模块，可为系统提供精确的时间基准。

优选地，主控MCU为STM32L4主控板。

优选地，电路板11上还设有硬件看门狗，通过硬件看门狗可实现自动复位。当探头119内的系统出现故障时，可通过硬件看门狗使其复位，增强系统的可靠性。

更为优选地，本实施例中的测温电桥采用低温漂电阻，同时选用的精密电源为高精度、高效率的电源，将其作为测温电桥和ADC转换模块的参考源，可使得测量数据更为稳定，准确性更高。

电池部分2，包括电池仓22和安装于电池仓22内的电池21。电池21，用于为仪器主体1的各个主要部件提供电源，以便传感器组件5、电路板11等的正常工作。由于该探头119安装于深海的环境中，通过在探头119内集成电池21，为传感器组件5、电路板11提供电源。

优选地，仪器主体1包括仪器仓17、接头3、端盖4、传感器组件5以及安装于仪器仓17内的电路板11。

仪器仓17与电池仓22通过螺纹连接。具体地，仪器仓17的负极端螺纹连接于电池仓22的正极端。优选地，仪器仓17与电池仓22的螺纹连接处设于第一密封圈71。其中，第一密封圈71为O型密封圈。将电池仓22与仪器仓17采用螺纹连接，拆装方便，便于后续电池21的更换，有利于节省成本；同时，具有安装方便等特点。

通过第一密封圈71可保证仪器仓17与电池仓22的紧密安装，避免水气、灰尘等进入装置内部，影响装置的使用。

更进一步地，电路板11的正极端与传感器组件5的一端电性连接，负极端设有负极杆12。通过电池仓22与仪器仓17螺纹连接，将安装于仪器仓17内的电路板11上的负极杆12与安装于电池仓22内的电池21的正极电性连接。

优选地，电池仓22的负极端设有导电弹簧，也即电池仓22内设有导电弹簧，导电弹簧的一端与电池21的负极电性连接、另一端与电池仓22固定连接。电池21安装于电池仓22内时，电池21的负极与导电弹簧电性连接。这样，通过电池21实现对电路板11的供电。

更为优选地，负极杆12上设有铜电极头13。电池21的正极通过铜电极头13与负极杆12电性连接，进而与电路板11电性连接。

优选地，接头3的一端与仪器仓17的正极端螺纹连接、另一端与端盖4固定连接。具体地，接头3的一端安装于仪器仓17的正极端时、接头3的外壁与仪器仓17的内壁相对设置。

优选地，接头3的中部设有贯穿的圆柱形容腔。

端盖4包括第一空腔部件41、第二空腔部件42和固定部件43。其中，第一空腔部件41与第二空腔部件42以固定部件43对称设置，并且第一空腔部件41、第二空腔部件42均与固定部件43垂直。

通过将第一空腔部件41插入圆柱形容腔的内部，使得固定部件43安装于接头3，并且第二空腔部件42设于仪器仓17的外部。优选地，第一空腔部件41与第二空腔部件42的内部连通并形成用于容纳传感器组件5的空腔。其中，传感器组件5安装于空腔内。

通过将端盖4的第一空腔部件41插入接头3的圆柱形容腔内时，端盖4的固定部件43安装于接头3上，同时，端盖4的第二空腔部件42设于仪器仓17的外部。

在装置安装时，可通过先在端盖4的空腔内压入导热硅脂，然后将传感器组件5插入空腔内。

优选地，端盖4的固定部件43与接头3之间设有挡圈6。具体地，通过螺母15将端盖4的固定部件43、挡圈6以及接头3固定在一起。

在将电路板11安装于仪器仓17内之前，首先通过螺母15将端盖4、挡圈6以及接头3固定在一起，然后在端盖4的空腔内注入导热硅脂；同时将传感器组件5的一端与电路板11的正极端固定后，将传感器组件5的另一端插入端盖4的空腔内，最后通过螺丝将电路板11连接到螺母15上；最后将负极杆12固定于电路板11的负极端形成电路组件；将电路组件插入仪器仓17内，并通过接头3与仪器仓17之间的螺纹连接，将电路组件固定于仪器仓17内。

同时，将电池21安装于电池仓22内，然后将电池仓22与仪器仓17螺纹连接，这样电池仓22内的电池21可通过负极杆12与电路板11电性连接。

优选地，负极杆12的外壁设有绝缘套14。在安装时，将电路组件安装于仪器仓17内后，将绝缘套14从仪器仓17的负极端压入仪器仓17，从而套设于负极杆12的外部，避免漏电。

优选地，电路板11的负极端与负极杆12固定连接、电路板11的正极端与传感器组件5固定连接，可避免在装置使用过程中，负极杆12、传感器组件5与电路板11接触不良，影响后续的测试。

具体地，通过螺钉81将负极杆12固定于电路板11上。同理，通过螺钉81将传感器组件5固定于电路板11上，使得负极杆12与电路板11、传感器组件5与电路板11固定，避免在使用过程中，由于外力原因导致负极杆12与电路板11、传感器组件5与电路板11接触不良，影响使用。

更进一步地，接头3与螺母15之间设有垫片16。通过垫片16可避免螺母15对接头3造成磨损。

优选地，接头3与仪器仓17的螺纹连接处设有第二密封圈72。通过第二密封圈72可保证接头3与仪器仓17的紧密安装，避免水进入装置内部，影响装置的使用。

同理，接头3与挡圈6的连接处设有第三密封圈，挡圈6与端盖4的连接处设有第四密封圈。同理，通过设置第三密封圈、第四密封圈可保证接头3、挡圈6以及端盖4的紧密连接。

优选地，第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈均采用O型密封圈。

优选地，本实施例中的仪器仓17、电池仓22、接头3、端盖4等均采用钛合金材料加工。其中，钛合金材料均由重量轻、强度高和耐海水腐蚀等优点，因此，本发明具有体积小、重量轻、强度高以及耐海水腐蚀等优点。

优选地，本发明中的电池仓22、仪器仓17、接头3、挡圈6等均采用圆柱形的形状，部件之间的连接采用螺纹连接，安装更方便；同时，在螺纹连接处设置密封圈实现密封，进一步地保证装置的安全可靠，便于维护。本发明还具有结构简单、安装方便、安全可靠性高等特点。

优选地，探头119还与计算机118通信。也即，主控MCU与计算机118通信连接，用于将FLASH存储器中存储的测量数据上传至计算机118，同时还用于接收计算机118下发的控制指令并根据控制指令执行相应的操作。

优选地，基于实施例一，本发明还提供了实施例二，一种深海温度测量仪的控制系统，如图1-7所示，包括实施例一提供的一种深海温度测量仪、通讯盒116和计算机118。

其中，深海温度测量仪，也即探头119的主控MCU与通讯盒116进行连接，通讯盒116与计算机118连接。更为优选地，通讯盒116设有串口和USB接口，主控MCU与通讯盒116通过串口连接。通讯盒116通过USB接口与计算机118连接。

优选地，通讯盒116通过串口数据线115与主控MCU连接、通过USB数据线117与计算机118连接。其中，通讯盒116，用于主控MCU与计算机118之间通信协议的转换模块。通过通讯盒116实现主控MCU与计算机118的数据交互，比如通过计算机118对探头119进行控制、以及从探头119下载数据等功能。

优选地，串口数据线115设有第一鳄鱼夹113、第二鳄鱼夹114。其中，第一鳄鱼夹113与探头119的一头连接、第二鳄鱼夹114与探头119的另一端连接，通过将外壳作为接地点，实现通讯盒116通过第一鳄鱼夹113、第二鳄鱼夹114与探头119内的电路板11上的各个部件通信连接。其中，鳄鱼夹是一种能够用作暂时性电路连接的，形似鳄鱼嘴的接线端子。也即，本实施例通过两个鳄鱼夹来实现与探头内的电路板11电性连接，进而实现电路板11上的主控MCU与通讯盒116的通信连接的。

优选地，优选地，探头119的仪器主体1的一端设有信号触点111、电池部分的一端设有接地触点112。第一鳄鱼夹113与信号触点111连接、第二鳄鱼夹114与接地触点112连接，以实现探头119内部的电路板11与通讯盒116电性连接，实现数据交互。

另外，本发明中在获取数据时，是需要将探头119从深海环境中取出。当探头119工作时，将其安装于深海的设备上。当测量完成后，将探头119从深海中取出，也即置于地表时，通过串口数据线、鳄鱼夹来实现与通讯盒的交互，从而使得电路板11的主控MCU与通讯盒116的通信，以将FLASH存储器中的测量数据上传至计算机118。

优选地，探头119工作于海底，由于水下高压特殊环境的限制，探头119可拆卸性以及传输简洁性，探头119一般只预留有一个单芯输出的接口。为了保证数据通信的稳定性，本实施例提供了一种新的传输方式：单线双向传输方式，从而实现探头119、通讯盒116以及计算机118之间的数据通信。

如图2所示，通讯盒116内设有第一单线双向传输模块和USB控制器。探头119内设有第二单线双向传输模块。

第二单线双向传输模块与第一单线双向传输模块连接，第一单线双线传输模块与USB控制器连接。

主控MCU与第二单线双向传输模块连接。

优选地，当探头119内的电池21接入电路板11时，主控MCU初始化系统参数并开始工作，同时向DS32kHz温补钟振模块发送控制信号启动系统时间，并且主控MCU实时检测第二单线双向传输模块的中断信号；此时，传感器组件5未启动，探头119系统进入低功耗状态。也即，当探头119上电后，通过将探头119进入低功耗状态，降低系统功耗，可延长探头119电池21的使用时长，节省成本，同时可避免频繁更换电池21。

计算机118通过USB控制器与第一单线双线传输模块连接，用于将控制命令下发到通讯盒116，并通过第二单线双向传输模块将控制命令传输给主控MCU。

当主控MCU检测到第二单线双向传输模块有中断信号，也即计算机118通过通讯盒116向探头119发送控制命令，获取控制命令并根据控制命令控制对应的设备工作。

优选地，控制命令一般包括获取仪器信息命令、参数设置命令、数据上传命令以及系统复位命令等。其中，仪器信息，是指探头119的仪器信息参数，通过将仪器信息参数上传至计算机118，可使得计算机118根据探头119的仪器信息参数来实现对探头119的控制。

参数设置，主要包括探头119的采样率、序列号、采集数据的时间范围等；采样率的设置范围可以从每小时依次到每秒一次，序列号支持英文字母和数字组合模式，采样数据的时间范围是指采集数据的起始时间以及结束时间，其中，时间以电路板11上的DS32kHz温补钟振模块的时间为准。

系统复位，是用于实现探头119的系统复位。比如当探头119接收到通讯盒116发送的系统复位命令，通过硬件看门狗来实现主控MCU的复位操作。

数据上传，是指将FLASH存储器中的测量数据通过通讯盒116上传至计算机118。

当主控MCU接收到第二单线双向传输模块发送的获取仪器信息命令时，主控MCU将探头119的仪器信息通过第二单线双向传输模块发送至通讯盒116，从而使得通讯盒116中的第一单线双向传输模块将仪器信息通过USB控制器转换后发送到计算机118；当数据发送完毕后，主控MCU再次进入等待命令中断状态。

当主控MCU接收到第二单线双向传输模块发送的参数设置命令时，主控MCU模块根据参数设置命令得出参数信息数据，并对探头119内的数据采样的参数进行设置。其中，参数包括采样开始时间、采样频率、采样结束时间等参数。

优选地，本发明探头119的数据采样工作可通过定时完成。通过计算机118向探头119下发参数设置命令，并实现参数的设置并存储探头119内。一旦主控MCU检测到时间达到采样开始时间时，主控MCU控制传感器组件5开始进行数据采样，也即温度测量，直到测量完成后，关闭传感器组件5的各个设备，使得探头119会进入低功耗状态。

同时，通过测温电桥的输出电信号通过信号调理电路进行调理，并通过ADC转换模块进行转换后发送至主控MCU，从而使得主控MCU根据数字信号得出温度数据，并将其存储于FLASH存储器中。这样，当后续接收到计算机118发送的数据上传命令时，可将FLASH存储器中存储的数据通过通讯盒116上传至计算机118。

当主控MCU接收到第二单线双向传输模块发送的数据上传命令时，主控MCU将FLASH存储器中的数据通过通讯盒116上传至计算机118。优选地，对于数据上传时，还可以实现对特定时间段内的测量数据的上传。比如通过在数据上传命令中设置下载数据的时间参数，包括数据的开始时间、结束时间等。这样，主控MCU接收到数据上传命令后，根据下载数据的时间参数从FLASH存储器中匹配得出对应的数据并通过通讯盒116上传至计算机118即可。

当主控MCU接收到第二单线双向传输模块发送来的系统复位命令时，主控MCU首先保存到系统的仪器参数，向硬件看门狗发送控制信号，从而使得硬件看门狗产生复位信号到主控MCU，使得主控MCU复位初始化，初始化完成后，探头119进入等待命令中断状态，也即低功耗状态。

优选地，为了保证系统的功耗较低，当主控MCU上电后，探头119进入初始化程序并在初始化完成后，此时传感器组件5不工作，主控MCU实时侦听第二单线双线传输模块的中断信号，也即探头119进入等待命令中断状态，也即低功耗状态，这样可使得探头119的工作时长更长。

当主控MCU检测到第二单线双向传输模块有中断信号，也即计算机118通过通讯盒116下发控制命令：主控MCU接收控制命令，并根据控制命令执行相应的操作。当完成相应的控制命令后，主控MCU控制传感器组件5关闭，使得探头119重新进入低功耗状态，也即等待命令中断状态，直到检测到新的中断信号或达到设定的采样开始数据等再次进入工作状态。

优选地，第一单线双向传输模块、第二单线双向传输模块还采用接口芯片LTC2801来实现。接口芯片LTC2801，用于将TTL电信号转换为RS232电平信号，进而将测量结果数据上传至通讯盒116。

优选地，本实施例通过接口芯片U的PS管脚来实现控制接口芯片U的DC(DirectCurrent，直流电)电源、通过MODE管脚控制接口芯片的数据收发模式。

其中，在探头119内：通过主控MCU为主控中心，与第二单总线控制模块电性连接，用于控制接口芯片LTC2801的PS管脚、MODE管脚，进而控制当前的数据收发模式。

具体地：当接口芯片U的PS管脚为低电平、MODE管脚为低电平时，接收模式与输出模式均处于高阻状态，DC电源关闭，此时接口芯片的功耗最低，仅为1uA。

当接口芯片U的PS管脚为低电平、MODE管脚为高电平时，接收模式处于正常状态，输出模式处于高阻状态，DC电源关闭，接收模式进入侦听状态，等待命令或者数据的传输；

当PS管脚为高电平，MODE管脚为高电平时，输出模式开启，可正常输出数据。

优选地，通讯盒116内的USB控制器采用FT232芯片。通过FT223芯片的CBUS2管脚控制第一单线双向控制模块的接口芯片LTC2801的MODE管脚，从而使得通讯盒116永远处于半双工工作状态。

优选地，本实施例中计算机118通过通讯盒116与探头119连接时，是指探头119处于地表上，也即，探头119处于深海设备时，可对深海设备的姿态数据进行采样并将其存储于FLASH存储器中。当探头119处于地表上，可通过串口数据线115来实现探头119通过通讯盒116与计算机118的通讯。

本发明可实现深海设备的温度测量，通过设置测温电桥、低通滤波电路以及24位高精度ADC转换模块来实现温度的测量，可使得测量结果更为准确。同时，通过通讯盒116实现探头119与计算机118的通信，采用单线双向传输模式，可大大提高通讯的可靠性以及数据传输稳定，解决了现有技术中通讯不稳定导致数据上传失败等问题；同时，本发明通过单线双向传输的方式，使得探头119在不工作时，处于低功耗状态，降低了系统功耗，延长了探头119的工作时长。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。