海洋光学浮标窗口防污染装置

　　前言

　　海洋光学浮标观测系统是发展我国立体、中远距离海洋监测高技术的重要组成部分。而光学传感器则是海洋光学浮标的一个重要组成部分。由于光学浮标一般要被放置在海水中几天到几十天进行长时间的测量，所以其辐射传感器的光学窗口长时间暴露在海水中就很容易受到水中的生物、有机物(如油类)和无机物(如泥沙)的污染。而光辐射测量对这种污染十分敏感，窗口受污染后测量误差无法估计，甚至无法进行测量。因此，必须寻求一种稳定、可靠的窗口防污染装置，有效的防止因光学传感器窗口的污染而造成的测量误差。

　　总体设计思想

　　采用保护盖与清洗刷相结合的工作原理来实现对光学仪器窗口防污、除污。清洗刷的基本原理与汽车前玻璃清洗刷相似。装置如图1所示。

　　保护盖由铜做成，和光学窗口之间的间隙为0.5~1mm，在保护盖的一侧装一柔软橡胶做成的清洗刷。需要采样时，保护盖携带清洁刷转动(2N +1)×180°后停止(N为保护盖转过光学窗口的次数)，并从光学窗口上方移开。采样结束后将保护盖旋转180°重新遮住光学窗口，由于保护盖与光学窗口之间间隙极小，从而使光学窗口基本处于无光照状态;又由于保护盖由铜做成，而铜又有抑制生物胚胎和幼芽生长的作用，这样就可以破坏海水中大多数生物生长所需的光照条件和生存环境，在一定程度上防止了光学窗口被污染。但是，还有少数生物，可以在微光、无光、外界生存环境恶劣的条件下生长，从而污染了光学窗口，为此，在每次将保护盖从光学窗口上方移开的过程中，让保护盖携带橡皮刷紧贴光学窗口表面均匀的清扫光学窗口N 次

　　(N同前)，这样即使在不采样时有少量污染物附着在光学窗口上面，也可以通过此方法清洁干净，从而双重保护光学窗口的清洁。该装置完全实现自动化。

　　系统硬件组成

　　整个系统的硬件电路结构框图如图2 所示。

　　系统的硬件电路主要由光学窗口防污染模块、电源管理模块、数据存储模块、通讯控制模块、时钟及CPU 控制模块等组成。CPU 是整个系统的控制核心，通过其内部的软件来控制整个系统的正常工作;时钟控制的主要目的是用来设置精确的窗口清洁及浮标采样时间，同时，通过配合电源控制模块控制整个系统供电电源的工作过程。数据存储器是将采集到的光学参数随时保存起来不被丢失;通信控制则用来选择与该CPU 通信的对象：当我们需要采集海洋光学参数时，选择与浮标内部的采样模块通信;当整个海上实验结束后或需要将存储在外部数据存储器中的数据取出时，选择与PC机通信，这样就可以将采样所得的数据读入PC 机进行数据处理与分析。