CN102853823A - 声学海底验潮仪 - Google Patents

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付建国
王海亭
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Abstract

本发明公开一种声学海底验潮仪，有由空心柱体、换能器、发射/接收模块、控制器及电池构成的声学测量单元（1），有环形基座（2）及与环形基座（2）相接的三个支爪（3），所述环状基座（2）横向内侧通过第一轴（4）与内环（5）活动连接，在内环（5）内通过第二轴（6）与竖向设置且换能器位于上端的声学测量单元（1）活动连接，第一轴（4）与第二轴（6）在横向上相差90度，所述环形基座（2）通过钢缆（7）与指示浮标（8）相接。无需测量船在整个测量过程中做为辅助工具，具有结构简单、轻便灵活、操作容易、观测成本低廉且精度高等优点。

Description

声学海底验潮仪
技术领域
本发明涉及一种海上定点观测海洋潮位的装置，尤其是一种结构简单、轻便灵活、操作容易、观测成本低廉且精度高的声学海底验潮仪。
背景技术
验潮是在某固定点（岸边或海上）按一定时间间隔对潮汐涨落所进行的观测，是海洋工程测量、航道测量、海洋调查、海港码头监测等工作的重要组成部分。由于验潮时需要设置验潮装置以观测潮汐涨落，为此远离岸边的海域实施定点验潮要比岸边验潮困难得多。虽然公知的验潮装置有验潮尺、浮子式验潮仪、声学验潮仪、压力式验潮仪及微波验潮仪等等，但是目前应用于海上定点验潮的方法仅有压力式验潮和定点测深验潮。压力式验潮是将压力式验潮仪安置于海底或水下固定位置，通过检测海水的压力变化而推算出海面的起伏变化。优点是自动化程度高、适用范围广，缺点是成本较高且传压装置易被泥沙堵塞。定点测深验潮是使用回声测深仪连续不间断地测深来进行验潮，回声测深仪由换能器管通过电缆与主机相接，空心柱体及换能器构成换能器管，发射/接收模块、控制器及电池等构成主机。测深时，将测船抛锚固定在海上某点，将换能器管垂直固定在测量船舷上，位于头端的换能器置于水下，主机安置在舱面上，虽然具有选点灵活的优点，但却需要测船在整个测量过程中始终做为辅助工具，测量成本高，并且测船易受随海流作用发生位置漂移，故观测精度较低。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结构简单、轻便灵活、操作容易、观测成本低廉且精度高的声学海底验潮仪。
本发明的技术解决方案是：一种声学海底验潮仪，有环形基座及与环形基座相接的三个支爪，所述环状基座横向内侧通过第一轴与内环活动连接，在内环内有竖向设置且换能器位于上端的声学测量单元，内环与测量单元通过第二轴活动连接，第一轴与第二轴在横向上相差90度，所述环形基座通过钢缆与指示浮标相接。
所述环形基座与防护罩相接，所述声学测量单元的下端置于防护罩内。
本发明可将声学测量单元（回声测深仪）可靠地固定在海底且保证换能器垂直向上，通过换能器向海面发射声波，利用回声测量换能器至海面的距离（深度），从而完成验潮。无需测量船在整个测量过程中做为辅助工具，具有结构简单、轻便灵活、操作容易、观测成本低廉且精度高等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的局部俯视图。
具体实施方式
如图1、2所示：设有由空心柱体、换能器、发射/接收模块、控制器及电池构成的声学测量单元1，即现有技术的回声测深仪，空心柱体采用316L不锈钢管，将换能器、发射/接收模块、控制器及电池密封于空心柱体内。控制器采用以ARM9为核心的系统，结合软件实现控制、深度测量和数据存储管理功能，可根据观测要求，利用计算机通过数据接口设定控制器的控制程序，如：测量间隔、采样频率、采样数量等。延时测量利用ARM9内部的计数器完成，非易失存储器采用FLASH RAM，数据接口由ARM9内部的UART实现，采用RS232规范，电池采用锂电池。本发明同时还设有用316不锈钢等材料制成的环形基座2及与环形基座2相接的三个支爪3，环状基座2横向内侧通过第一轴4与内环5活动连接，在内环5内通过第二轴6与竖向设置且换能器位于上端的声学测量单元1活动连接，第一轴4与第二轴6在横向上相差90度，环形基座2通过钢缆7与指示浮标8相接，用来指示验潮点的位置。
三个支爪3可将环形基座1稳固安置在海底，而第一轴4、第二轴6与内环5构成常平架结构，即在重力作用下始终处于水平状态，以保证声学测量单元1始终垂直。为了防止声学测量单元1触及海底，以进一步确保声学测量单元1始终处于自由垂直状态，可与环形基座2相接一个防护罩9，将声学测量单元1的下端置于防护罩9内。
工作过程：
根据作业区域的潮汐控制要求，选择海底较平坦的地方作为验潮点，船载本发明实施例到达验潮点后放入海底，通过钢缆7与环形基座2相接的指示浮标8漂浮于海面，此时船只即可驶离。
声学测量单元1中的控制器按设定程序控制发射/接收模块产生一定频率（约200KHz）一定波形的超声波激励信号，通过换能器向海面方向发射，声波到达海面时将产生反射，反射信号被换能器接收并送至发射/接收模块，发射/接收模块将检测到的海面回波信号传送给控制器，由控制器测量收发信号的时间差并计算出换能器至海面的距离，并按时间序列将数据存储保存，实现监测海面随潮汐的起伏变化，达到定点验潮的目的。
测量结束后，船只依据指示浮标8到达验潮点，并利用钢缆7将本发明实施例收回，通过数据接口将控制器中非易失存储器存储的潮位观测序列数据转存入有关计算机进行数据处理。

Claims (2)

1. 一种声学海底验潮仪，有由空心柱体、换能器、发射/接收模块、控制器及电池构成的声学测量单元（1），其特征在于：有环形基座（2）及与环形基座（2）相接的三个支爪（3），所述环状基座（2）横向内侧通过第一轴（4）与内环（5）活动连接，在内环（5）内有竖向设置且换能器位于上端的声学测量单元（1），内环（5）与测量单元（1）通过第二轴（6）活动连接，第一轴（4）与第二轴（6）在横向上相差90度，所述环形基座（2）通过钢缆（7）与指示浮标（8）相接。
2.根据权利要求1所述的声学海底验潮仪，其特征在于：所述环形基座（2）与防护罩（9）相接，所述声学测量单元（1）的下端置于防护罩（9）内。
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