CN201210052Y - 抛弃式海流剖面测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抛弃式海流剖面测量仪，包括水上主机和水下探头两部分，两部分之间通过水密电缆连接；所述水下探头包括三部分，前端为引导头部分，中间为密封舱部分，所述密封舱内设置有测量传感器组、电路板模块及电池组，后端为尾翼部分，三部分之间通过螺纹相连接。本实用新型所述海流剖面测量仪能够实现单船携带走航施测海流数据，施测时不需要停船，而且该测量仪成本较低，测量完毕可以抛弃至海中，不需要回收，节约了海上作业时间。

Description

抛弃式海流剖面测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种海流剖面测量仪，具体地说，是涉及一种用于走航施测海流数据的抛弃式海流测量仪，属于海洋动力环境技术领域。

背景技术

海水的流动是乱流、波动、周期特性潮流与稳定的“常流”综合作用的结果，而海水流动与渔业、建港、海运交通、国防、生产等各行业关系较为密切。海流与渔业的关系很密切，在寒流和暖流交汇的地方往往形成良好的渔场；在建港中要计算海流对泥沙的搬运；在海上交通中要考虑顺流，以节约时间；在军事上，舰船及潜艇的运动要利用海流规律，水下导弹的发射受到海流的影响，海水温盐变化所引起的海水密度变化对军用声纳和潜艇的水下通讯产生影响，需要实时掌握海流及海水温盐度变化规律，及时修正；油气开发、海底矿产开发、捕捞及养殖业等海洋资源开发活动都需要掌握海流的长期变化规律，以便降低工程造价，保障海上作业安全。此外，海流包含巨大的能量，暖流流经时为海岸线上提供的热量是巨大的，据估算世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦。因此，海流是海洋科学考察、海洋资源调查开发、海洋环境监测预报、海洋渔业以及军事应用等方面所需要的一项重要指标，海流的实时测量和预报是海上各项活动的基础资料，掌握海水流动的规律非常重要，它可以直接为国防、生产、海运交通、渔业、建港等服务。另外，了解海水的运动规律，对海洋科学其他领域研究也有密切的关系。例如，水团的形成、海水内部及海气界面之间热量的交换等均与海流研究有关；海洋水体的运动及在海面发生的海气交换是影响全球变化和水旱风浪潮等自然灾害的最重要的因素，所以必须不断监测海流的变化，找出规律，作出规划，采取对策。

目前，国家级和各个海洋调查单位每年进行关于海洋的科学考察，大多使用固定安装的海流计或拖曳式海流剖面测量仪。这些测量仪价格昂贵，在使用时需要停船施测、占用绞车，测量完毕需要回收到船上，因此，占用了大量宝贵的海上航行时间，而且不利于连续测量。

发明内容

本实用新型针对现有技术中海流剖面测量仪价格昂贵、使用时需要停船施测、浪费大量海上航行时间的问题，提供了一种抛弃式海流剖面测量仪，能够实现单船携带走航施测海流数据，施测时不需要停船，而且该测量仪成本较低，测量完毕可以抛弃至海中，不需要回收，进一步节约了海上作业时间。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种抛弃式海流剖面测量仪，包括水上主机和水下探头两部分，两部分之间通过水密电缆连接；所述水下探头包括三部分，前端为引导头部分，中间为密封舱部分，所述密封舱内设置有测量传感器组、电路板模块及电池组，后端为尾翼部分，三部分之间通过螺纹相连接。

进一步地，为保证探头在入水瞬间有较好的缓冲能力，并在水中下降过程中保持稳定，所述引导头部分设置为正切尖拱形，引导头选用比重较大的铅材料制成。

更进一步地，所述尾翼主体部分呈圆锥形，在所述尾翼主体外侧表面上均匀设置有四块尾翼片，进一步保证探头在水中稳定下降，不发生旋转，提高测量精度。

再进一步地，在所述尾翼主体内部设置有线轴，所述水密电缆缠绕在所述线轴上。这样，探头下放是通过探头自身释放电缆主动进行，测量位置不会受船舶前进速度的影响，保证测量点的准确性。

为准确测量海水的温度、压力、流速及流向数据，所述密封舱部分呈圆柱形，包括传感器舱体和电路板舱体，所述传感器舱体靠近所述引导头部分；在所述传感器舱体靠近引导头部分的内壁上设置有温度传感器和压力传感器，在所述引导头上设置有相应的通孔与外界相通；在所述传感器舱体中间设置有流速传感器基座，在所述流速传感器基座上设置有励磁线圈，在所述传感器舱体的壳体上设置有一对感应电极；所述电路板舱体内设置有电路板模块、电池组及磁罗盘。所述电路板模块包括励磁电路、传感器信号采集处理电路、通讯电路及微处理器。

又进一步地，所述水上主机部分包括主处理系统和GPS卫星定位系统。所述主处理系统包括中央数据处理模块、A/D模块、通讯模块及输出显示打印模块，对采集的数据信号进行计算处理，并保存、输出及打印。

为实现水上主机和水下探头的远距离准确通讯，水上主机和水下探头部分优选通过RS485总线接口进行通讯。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型所述的抛弃式海流剖面测量仪，可以在走航时多次投放获得多个剖面内的海流数据，避免了海洋科学考察、海洋调查时的停船，节约了宝贵的时间，不但能够在科考船上使用，而且还可以在志愿船上使用。数据采样间隔、剖面测量范围及频率可以根据需要预先设置，操作灵活，使用方便。该测量仪成本低、测量时间短、所获取的数据量大，是一种具有广泛发展空间和应用领域的海流剖面测量仪。

附图说明

图1为本实用新型抛弃式海流剖面测量仪的结构示意图；

图2为图1所述测量仪的数据采集处理系统原理框图。

图中，1、水上主机部分；1-1、GPS卫星定位系统；1-2、计算机；

3、船；4、海面；5、水密电缆；

210、尾翼；211、尾翼主体；212、尾翼片；213、线轴；

221、电路板舱体；222、磁罗盘；223、电路板模块；224、电池组；225、传感器舱体；226、流速传感器基座；227、励磁线圈；228、感应电极；229、温度传感器；230、压力传感器；231、通孔；232、O型密封圈；233、接口法兰；234、水密接头；

240、引导头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1所示的抛弃式海流剖面测量仪，本实用新型海流剖面测量仪由水上主机部分1及水下探头部分组成，这两部分之间的信号通过水密电缆5传输。

水上主机部分1包括GPS卫星定位系统1-1和计算机1-2，设置在航行的船3上。其中，GPS卫星定位系统1-1用于确定被测海域的具体方位信息。而计算机1-2作为该测量仪的主处理系统，协调控制整个测量仪系统各执行部分的动作顺序，使系统在程序控制下自动完成测试工作。

水下探头部分整体呈鱼雷形状，包括尾翼210、密封舱及引导头240三部分。位于探头最前端的引导头240呈正切尖拱形，可以保证探头在入水瞬间具有较好的缓冲能力。引导头240选取比重比较大的铅材料制成，使整个探头重心下移，有利于探头在水中下降过程中保持平稳。

位于水下探头中间部分的密封舱呈圆柱形，包括上下设置的电路板舱体221和传感器舱体225，引导头240的后端通过螺纹与传感器舱体225连接，接缝处由O型密封圈密封。在传感器舱体225下端靠近引导头240部分的内壁上设置有温度传感器229和压力传感器230，在引导头240上分别设置有与两个传感器相对应的通孔231。温度传感器229和压力传感器230分别通过通孔与海水相通，用于测量海水的温度和压力。在传感器舱体225的中间部分设置有流速传感器基座226，其轴线与探头的轴线一致。在流速传感器基座226的前端突出柱面上绕有励磁线圈227，在传感器舱体225的外壳体上固定有一对感应电极228，从而构成流速传感器，所述流速传感器根据海水切割励磁线圈227形成的磁场而在两个感应电极间所产生的感应电动势的大小计算海水的流速。传感器舱体225和电路板舱体221由流速传感器基座226后端的法兰结构通过螺纹相连接，接缝处用O型密封圈进行密封。电路板舱体221中安装有磁罗盘222、电路板模块223及电池组224。电路板模块223用螺钉固定在流速传感器基座226的法兰端面上，电池组224通过支架固定在电路板模块223的上端，而用来测量海水流向的磁罗盘222用螺钉固定在接口法兰233的端面上。电路板模块223通过水密接头234将水密电缆引出，从而通过水密电缆向水上计算机1-2传输信号。温度传感器229、压力传感器230、励磁线圈227、电路板模块223及磁罗盘222都是由电池组224供电，而温度传感器229、压力传感器230、流速传感器及磁罗盘224均通过电缆与电路模块中的相应信号采集电路连接。

水下探头后端为尾翼210，其中，尾翼主体211呈圆锥形，在尾翼主体211的外侧表面上均匀安装有四块用于保持探头稳定的尾翼片212。在尾翼主体211内部设置有线轴213，水密电缆缠绕在该线轴213上，水密电缆的长度可以根据实际需要测量的深度计算。在水下探头下沉过程中，释放缠绕在线轴213上的水密电缆，使探头在水中自由下落，以保证测量数据的准确性和数据传输的可靠性。

下面结合图2所示的测量仪数据采集处理系统原理框图对本实用新型海流剖面测量仪的工作过程作详细的描述。

水上计算机处理系统包括中央数据处理器模块、A/D模块、通讯模块、数据存储、数据显示及数据打印等模块。该计算机处理系统即作为协调控制整个测量仪系统各执行部分的动作顺序、使系统在程序控制下自动完成测试工作的主处理器，还要接收水下探头部分传输上来的传感器采集信号，并对采集的信号进行量化、计算、修正、显示、存储、打印、输出等。

水下电路板模块主要由励磁电路、传感器信号采集处理电路、微处理器和通讯电路组成。励磁电路的功能是形成一个稳定的、分布均匀的磁场；信号采集处理电路的功能是采集各传感器的信号，并经微处理器初步处理后，将数据信号通过串行通讯接口输出，本实施例中通讯接口为RS485总线接口。微处理器主要用于实现整个测量系统数据采样、数据处理、提供励磁信号、参考信号、响应中断、数据传输、通讯等功能。

在考察船运行到某个海域需要测量海流时，将测量仪的水下探头从船上投放在海中，轮船继续航行，无需停船。当探头落入水中时发出入水信号，探头内部的各传感器开始工作，分别得到海水的温度、压力、流速及流向等数据。水下探头电路模块中的传感器信号采集处理电路采集各传感器的数据信号，并传输至微处理器。微处理器初步处理后，通过水密电缆及RS485通讯接口将大量的数据信号传输至水面船上的接收仪器中，经滤波后再传输至计算机处理系统进行修正、量化及计算，然后通过显示器显示剖面的深度、温度及海流的大小、方向等信息，同时计算机自动记录并存储相关数据，在需要时可以随时打印数据。当探头到达海底或者到达最大设定测量深度时，停止测量，并将水密电缆剪断，考察船可以继续航行，而不必回收探头。

本实用新型所述的抛弃式海流剖面测量仪可以在轮船走航时多次投放获得多个剖面内的海流数据，避免了海洋科学考察、海洋调查时的停船，节约了宝贵的时间，而且该测量仪成本较低，测量完毕可以抛弃至海中，不需要回收，进一步节约了海上作业时间。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种抛弃式海流剖面测量仪，包括水上主机和水下探头两部分，两部分之间通过水密电缆连接，其特征在于，所述水下探头包括三部分，前端为引导头部分，中间为密封舱部分，所述密封舱内设置有测量传感器组、电路板模块及电池组，后端为尾翼部分，三部分之间通过螺纹相连接。

2、根据权利要求1所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述引导头部分为正切尖拱形。

3、根据权利要求2所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述引导头用铅材料制成。

4、根据权利要求1所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述尾翼主体部分呈圆锥形，在所述尾翼主体外侧表面上均匀设置有四块尾翼片。

5、根据权利要求4所述的海流剖面测量仪，其特征在于，在所述尾翼主体内部设置有线轴，所述水密电缆缠绕在所述线轴上。

6、根据权利要求1所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述密封舱部分呈圆柱形，包括传感器舱体和电路板舱体，所述传感器舱体靠近所述引导头部分；在所述传感器舱体靠近引导头部分的内壁上设置有温度传感器和压力传感器，在所述引导头上设置有相应的通孔与外界相通；在所述传感器舱体中间设置有流速传感器基座，在所述流速传感器基座上设置有励磁线圈，在所述传感器舱体的壳体上设置有一对感应电极；所述电路板舱体内设置有电路板模块、电池组及磁罗盘。

7、根据权利要求6所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述电路板模块包括励磁电路、传感器信号采集处理电路、通讯电路及微处理器。

8、根据权利要求1所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述水上主机部分包括主处理系统和GPS卫星定位系统。

9、根据权利要求8所述的海流剖面测量仪，其特征在于，所述主处理系统包括中央数据处理模块、A/D模块、通讯模块及输出显示打印模块。

10、根据权利要求1至9任一项所述的海流剖面测量仪，其特征在于，水上主机和水下探头部分通过RS485总线接口进行通讯。

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