技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
冰芯固体直流电导率测量系统。
背景技术
[0002] 极地冰芯是
气候环境信息的良好载体，具有信息保真度高、时间序列长、
分辨率高和受人类扰动较少等一系列优点，是气候环境研究的重要对象和信息源。固体冰芯电学性质测量几乎无损于冰芯，又具有快速、操作简单、成本低和分辨率高等一系列优点，被广泛应用于极地冰芯的分析研究，通常是极地冰芯的首批分析数据，是快速
定位重大气候事件和冰芯交叉定年的重要手段。冰芯固体直流电导率测量技术用来测量冰芯剖面的电导率，通过一对高压
电极在冰芯的光滑切面上滑动获得
信号。由于电极和冰面的贴合度、压
力、运移速度和定位等都会影响测量
精度，同时，测量系统往往工作于极地现场恶劣工作环境，对系统本身的环境适应性要求非常高，因而，目前针对冰芯固体直流电导率测量，尚无成熟解决方案。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的问题就是提供一种冰芯固体直流电导率测量系统，以提高其检测结果的精度。
[0004] 为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
[0005] 一种冰芯固体直流电导率测量系统，包括
工作台、控制单元、驱动单元、用于测量所述驱动单元运动行程的检测单元、高压
电路和探针，所述探针安装在所述驱动单元上并与所述高压电路连接，所述高压电路与所述控制单元连接，在高压电路通电且冰芯固定于所述工作台后，所述驱动单元带动所述探针沿冰芯表面滑动，以使所述控制单元基于所述检测单元计算冰芯不同
位置的电导率。
[0006] 进一步的，所述驱动单元包括本体和安装在所述本体上的调节机构，所述调节机构包括壳体和弹性元件，所述壳体上设有定位槽，所述弹性元件设置在所述定位槽内，所述探针上设有第一连接
块，所述第一连接块插入所述定位槽并与所述弹性元件相抵，以保持所述探针向所述定位槽方向运动的趋势。
[0007] 进一步的，所述调节机构还包括与所述壳体连接的调节块和限位块，所述调节块上设有限位槽，至少部分所述限位块插入所述限位槽内，所述探针上设有与所述限位块连接的第二连接块，在所述第一连接块沿所述定位槽运动后，所述第一连接块通过所述探针带动所述第二连接块沿所述限位槽运动。
[0008] 进一步的，所述调节机构还包括
连杆，所述限位槽的底壁上设有调节通道，所述调节通道与所述探针交叉设置，所述连杆一端与所述限位块连接，所述连杆另一端插入所述调节通道内，所述连杆沿所述调节通道径向滑动后，所述探针沿其径向方向运动。
[0009] 进一步的，所述本体包括
机架、呈直线形的运动轨道和驱动件，所述壳体与所述机架铰接，所述机架安装在所述运动轨道上，所述驱动件驱使所述机架沿所述运动轨道滑动。
[0010] 进一步的，所述工作台上设有行程
开关，所述驱动件为
电机，所述电机和所述行程开关与所述控制单元连接；或者是，所述运动轨道上设有行程开关，所述驱动件为电机，所述电机和所述行程开关与所述控制单元连接。
[0011] 进一步的，所述检测单元为光栅尺，所述光栅尺包括
光源、标尺光栅、指示光栅和光电
传感器，所述标尺光栅安装在所述工作台上，所述本体上设有
支撑杆，所述光源、所述指示光栅和所述
光电传感器安装在所述支撑杆上，并且所述光源和所述光电传感器与所述控制单元连接。
[0012] 进一步的，所述工作台上设有
底板和侧板，所述底板和所述侧板连接形成用于限定冰芯摆放位置的摆放腔。
[0013] 进一步的，所述工作台邻近所述底板的位置上设有用于固定冰芯的夹具。
[0014] 进一步的，所述冰芯固体直流电导率测量系统还包括加热单元和
温度传感器，所述加热单元和所述温度传感器与所述控制单元连接，所述工作台上设有保温罩，所述保温罩上设有空腔，所述温度传感器和所述控制单元设置在所述空腔内，所述控制单元根据所述温度传感器的信号连通或断开所述加热单元的电路，以调节所述空腔内的温度。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 1、本发明的冰芯固体直流电导率测量系统包括驱动单元和安装在驱动单元上的探针，当驱动单元工作时，探针沿冰芯表面匀速运动。如此设计，可使探针在冰芯不同位置所停留的时间趋于相同，当探针在冰芯不同位置所停留的时间趋于相同时，探针的温度范围不会发生剧烈的
波动，这将有效提高冰芯不同位置电导率检测结果的精度。
[0017] 2、本发明的冰芯固体直流电导率测量系统还包括控制单元、检测单元和高压电路，探针安装在驱动单元上并与高压电路连接，高压电路与控制单元连接，控制单元根据高压电路的实时
电压变化情况，得出冰芯不同时间的电导率，由于检测单元可以测量驱动单元的运动行程，因此，当驱动单元做匀速运动时，控制单元基于检测单元所测量的驱动单元运动行程，从而获取冰芯不同位置的电导率。如此设计，控制单元所计算出在某一时间探针在冰芯上的理论位置与探针在冰芯上的实际位置之间的误差值较小，这将进一步提高冰芯不同位置电导率检测结果的精度。
[0018] 3、本发明的调节机构包括壳体和弹性元件，壳体上设有定位槽，弹性元件设置在定位槽内，探针上设有第一连接块，第一连接块插入定位槽内并与弹性元件相抵，当冰芯表面凹凸不平时，弹性元件通过第一连接块调整探针的位置，以确保探针始终与冰芯表面
接触。
[0019] 4、本发明的调节机构还包括调节块和限位块，调节块上设有限位槽，至少部分限位块插入限位槽内，探针上设有与限位块连接的第二连接块，由于第一连接块可通过探针带动第二连接块沿限位槽运动，因此，在弹性元件通过第一连接块驱动探针运动的过程中，限位槽具有阻止探针相对定位槽周向转动的功能。
附图说明
[0020] 图1是本发明优选
实施例中冰芯固体直流电导率测量系统的立体图；
[0021] 图2是本发明优选实施例中冰芯固体直流电导率测量系统的后视图；
[0022] 图3是本发明优选实施例中冰芯固体直流电导率测量系统的俯视图；
[0023] 图4是本发明优选实施例中调节机构的立体图；
[0024] 图5是本发明优选实施例中调节机构的俯视图；
[0025] 图6是图5中A-A处的剖视图。
具体实施方式
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 参照图1，一种冰芯固体直流电导率测量系统，包括工作台1、控制单元、驱动单元2、用于测量驱动单元2运动行程的检测单元3、高压电路和探针4，探针4安装在驱动单元2上并与高压电路连接，高压电路与控制单元连接，在高压电路通电且冰芯固定于工作台1后，驱动单元2带动探针4沿冰芯表面滑动，以使控制单元基于检测单元3计算冰芯不同位置的电导率。
[0028] 参照图1、图2和图6，本实施例的驱动单元2包括本体5和安装在本体5上的调节机构，调节机构包括壳体6和弹性元件7，壳体6上设有定位槽61，弹性元件7设置在定位槽61内，探针4上设有第一连接块41，第一连接块41插入定位槽61并与弹性元件7相抵，以保持探针4向定位槽61方向运动的趋势，具体的：所述弹性元件7为拉簧，拉簧一端与定位槽61的底壁连接，拉簧另一端与第一连接块41连接，当探针4与冰芯表面具有间隙时，拉簧释放弹性
势能并通过第一连接块41拉动探针4向靠近冰芯方向运动；探针4从冰芯表面低位滑向冰芯表面高位的过程中，探针4通过第一连接块41拉动弹性元件7向定位槽61
槽口方向运动。
[0029] 参照图4、图5和图6，本实施例的调节机构还包括与壳体6连接的调节块8和限位块9，调节块8上设有限位槽81，至少部分限位块9插入限位槽81内，探针4上设有与限位块9连接的第二连接块42，在第一连接块41沿定位槽61运动后，第一连接块41通过探针4带动第二连接块42沿限位槽81运动。
[0030] 参照图5，本实施例的调节机构还包括连杆，限位槽81的底壁上设有调节通道811，调节通道811与探针4交叉设置，连杆一端与限位块9连接，连杆另一端插入调节通道811内，连杆沿调节通道811径向滑动后，探针4沿其径向方向运动，具体的：探针4包括正电极探针和负电极探针，第二连接块42包括设置在正电极探针上的左连接块和设置在负电极探针上的右连接块，限位块9包括与左连接块连接的左限位块和与右连接块连接的右限位块，连杆包括左连杆和右连杆，其中，左连杆上端与左限位块连接，左连杆下端插入调节通道811内，右连杆上端与右限位块连接，右连杆下端插入调节通道811内。限位槽81位于中间位置的
侧壁上设有避让口812，正电极探针和负电极探针经避让口812延伸至限位槽81外，当左限位块带动左连杆沿调节通道811滑动后，左限位块通过左连接块带动正电极探针向远离或者靠近负电极探针的方向运动；同理，当右限位块带动右连杆沿调节通道811滑动后，右限位块通过右连接块带动负电极探针向远离或者靠近正电极探针的方向运动。在本发明的其他实施例中，探针通过第二连接块固定在限位块显露在限位槽外的端壁上。
[0031] 本实施例中，正电极探针和负电极探针由紫
铜制成，正电极探针与负电极探针之间的间隔距离为0.8cm-3cm，优选的，正电极探针与负电极探针之间的间隔距离为1.5cm。
[0032] 参照图2和图3，本实施例的本体5包括机架51、呈直线形的运动轨道52和驱动件53，壳体6与机架51铰接，机架51安装在运动轨道52上，驱动件53驱使机架51沿运动轨道52滑动，具体的：所述运动轨道52为安装在工作台1上的滑轨，机架51上设有与滑轨相匹配的滑槽，当滑轨插入滑槽时，驱动件53驱使机架51沿滑轨滑动。在本发明的其他实施例中，所述运动轨道为工作台上开设的滑槽，机架上设有与滑槽相匹配的滑块，当滑块插入滑槽时，驱动件驱使机架沿滑槽滑动；此外，在本发明的其他实施例中，运动轨道可以呈弧形。
[0033] 参照图3，本实施例的驱动件53为电机，本体5还包括牵引链，牵引链绕在电机的
输出轴上，并且该牵引链与机架51连接，当电机工作时，电机的输出轴带动牵引链相对运动轨道52转动，在牵引链转动过程中，牵引链带动机架51沿运动轨道52滑动。在本发明的其他实施例中，本体包括牵引线，牵引线绕在电机的输出轴上，并且该牵引线与机架连接，当电机工作时，电机的输出轴带动牵引线相对运动轨道转动，在牵引线转动过程中，牵引线带动机架沿运动轨道滑动；本体包括
齿轮和
齿条，齿轮套在电机的输出轴上，齿条与机架连接，当电机工作时，电机的输出轴带动齿轮旋转，齿轮旋转带动齿条相对运动轨道
水平运动，在齿条水平运动过程中，齿条带动机架相对运动轨道水平运动。
[0034] 参照图3，本实施例的工作台1上设有行程开关，电机和行程开关与控制单元连接，控制单元通过行程开关控制机架51沿运动轨道52的滑动范围。在本发明的其他实施例中，运动轨道上设有行程开关，电机和行程开关与控制单元连接。
[0035] 参照图2和图3，本实施例的检测单元3为光栅尺，光栅尺包括光源、标尺光栅、指示光栅和光电传感器，标尺光栅安装在工作台1上，本体5上设有支撑杆511，优选的，支撑杆511设置在机架51上。光源、指示光栅和光电传感器安装在支撑杆511上，并且光源和光电传感器与控制单元连接。在本发明的其他实施例中，检测单元为磁栅尺、感应同步器和激光尺中的一种。
[0036] 参照图3，工作台1上设有底板11和侧板12，底板11和侧板12连接形成用于限定冰芯摆放位置的摆放腔13。根据图1不难发现，本实施例中，摆放腔13在探针4径向方向上的横截面为梯形。在本发明的其他实施例中，侧板为L形板；或者是，侧板为凹字形。
[0037] 参照图3，本实施例的工作台1邻近底板11的位置上设有用于固定冰芯的夹具，优选的，夹具安装在工作台1上。在本发明的其他实施例中，夹具安装在侧板上；或者是，夹具安装在底板上。
[0038] 参照图1，本实施例的冰芯固体直流电导率测量系统还包括加热单元和温度传感器，加热单元和温度传感器与控制单元连接，工作台1上设有保温罩，保温罩上设有空腔，温度传感器和控制单元设置在空腔内，控制单元根据温度传感器的信号连通或断开加热单元的电路，以调节空腔内的温度，具体的：加热单元贴合保温罩的侧壁，并且，加热单元位于空腔内；当控制单元根据温度传感器的信号连通加热单元的电路时，空腔内的温度将得到升高，在空腔内温度升高后，冰芯散发出来的冷气对控制单元上
电子元件所造成的影响将会得到削弱。在本发明的其他实施例中，加热单元贴合保温罩的底壁，并且，加热单元位于空腔外。
[0039] 参照图1和图3，本实施例的冰芯固体直流电导率测量系统还包括拖链10，拖链10一端与机架51连接，拖链10另一端与工作台1连接，机架51上具有高压电路、光源电路和温度传感器电路，由于控制单元并不是设置在机架51上，因此，高压电路的输电线、光源电路的输电线和温度传感器的输电线必须延伸至机架51外与控制单元连接，当高压电路的输电线、光源电路的输电线和温度传感器的输电线延伸至机架51外时，裸露在空气中的高压电路输电线、裸露在空气中的光源电路输电线和裸露在空气中的温度传感器输电线设置在拖链10内。根据公知常识可知，输电线上用于包裹铜线的
橡胶在低温环境下易脆化，因此，当裸露在空气中的高压电路输电线、裸露在空气中的光源电路输电线和裸露在空气中的温度传感器输电线设置在拖链10内时，高压电路的输电线、光源电路的输电线和温度传感器的输电线的使用寿命将得到显著提高。
[0040] 本实施例中，高压电路的电压为1200V。在本发明的其他实施例中，高压电路的电压包括但不限于1000V、1250V和3000V。
[0041] 应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附
权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。
