[發(fā)明專利]具有聲遙測(cè)監(jiān)控功能的下放式聲多普勒海流剖面儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910083305.2
• 申請(qǐng)日: 2009-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101644716A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王長(zhǎng)紅;朱敏;吳建波;鄧鍇;張向軍;潘鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01P5/24
• 分類號(hào): G01P5/24;G01S15/58;G01S7/52
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊小蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海流觀測(cè)儀器，特別涉及一種具有聲遙測(cè)監(jiān)控功能的下放式聲多普勒海流剖面儀。

背景技術(shù)

LADCP系統(tǒng)是把自容式ADCP用絞車從海表面以一定的速度下放到近底層，再?gòu)慕讓犹嵘胶Ｃ妫珹DCP在下放和回收過(guò)程中不斷測(cè)量海流剖面，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)后處理獲得整個(gè)深度剖面上的海流速度。

1989年，Hawaii大學(xué)的Eric?Firing等人[Firing，E.and?R.Gordon，1990：Deep?oceanacoustic?Doppler?current?profiling.Proc.IEEE?Fourth?Working?Conf.on?CurrentMeasurements，Clinton，MD，Current?Measurement?Technology?Committee?of?theOceanic?Engineering?Society，192-201]首先嘗試把自容式ADCP和溫鹽深儀(Conductivity-Temperature-Depth?System，即CTD)捆綁在一起進(jìn)行投放式測(cè)量并獲得成功。近年來(lái)，LADCP成為主要的海流觀測(cè)儀器之一，廣泛用于海洋調(diào)查實(shí)踐。在把LADCP和CTD捆綁在一起時(shí)，海流觀測(cè)不需要增加另外的機(jī)械動(dòng)作，因此LADCP常采用LADCP/CTD捆綁式吊放測(cè)量。在LADCP系統(tǒng)中，必須有1臺(tái)垂直向下工作的自容式ADCP，為增加數(shù)據(jù)量，也可附加1臺(tái)垂直向上工作的自容式ADCP。

如圖1和2所示，水下主體部分包括一臺(tái)主LADCP、和一臺(tái)從LADCP、一只電池艙、一只發(fā)射機(jī)、1個(gè)接線盒和連接電纜；主LADCP主要用于垂直向下定時(shí)循環(huán)測(cè)量流場(chǎng)剖面，從LADCP在主LADCP的同步信號(hào)控制下垂直向上定時(shí)循環(huán)測(cè)量流場(chǎng)剖面，電池艙用于向主LADCP、從LADCP和發(fā)射機(jī)供電，接線盒用于主LADCP、從LADCP、發(fā)射機(jī)和電池艙之間的電氣互連，可減少連接電纜的種類。

LADCP系統(tǒng)要求測(cè)量出近海底流層相對(duì)于大地的絕對(duì)流速，需要把LADCP放到距離海底數(shù)十米的深度，在操作過(guò)程中極易造成吊放系統(tǒng)撞底，導(dǎo)致設(shè)備損壞，甚至整個(gè)吊放系統(tǒng)丟失；吊放系統(tǒng)的另一個(gè)操作風(fēng)險(xiǎn)是在回收時(shí)由于不清楚吊放系統(tǒng)的當(dāng)前深度導(dǎo)致吊放系統(tǒng)飛出水面，造成“飛車”。通常可通過(guò)吊放電纜回傳深度?和距底高度數(shù)據(jù)可以解決這兩個(gè)問(wèn)題，但這需要萬(wàn)米電纜絞車支持，很多試驗(yàn)船只都不具備這樣的條件，這限制了LADCP的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種具有聲遙測(cè)監(jiān)控功能的下放式聲多普勒海流剖面儀，能夠通過(guò)聲遙測(cè)實(shí)時(shí)傳輸LADCP深度和距底高度，實(shí)時(shí)監(jiān)控下放式聲多普勒海流剖面儀(Lower?acoustic?Doppler?current?profiler，即LADCP)下放位置，避免吊放系統(tǒng)撞底丟失或飛出水面。

除應(yīng)用水聲通信技術(shù)把LADCP測(cè)得的吊放系統(tǒng)的深度和距底高度數(shù)據(jù)通過(guò)聲遙測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸給水面控制人員外，本發(fā)明還為了防止水聲通信發(fā)射信號(hào)對(duì)LADCP的干擾，采用碼分多址(CDMA)技術(shù)盡可能降低聲源級(jí)，同時(shí)保證通信距離和可靠性。聲遙測(cè)系統(tǒng)和LADCP構(gòu)成了具有聲遙測(cè)監(jiān)控功能的LADCP系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的一種具有聲遙測(cè)監(jiān)控功能的下放式聲多普勒海流剖面儀，其特征在于，所述的下放式聲多普勒海流剖面儀應(yīng)用水聲通信技術(shù)，通過(guò)碼分多址編解碼把LADCP吊放系統(tǒng)的深度和距底高度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給水面控制單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控吊放系統(tǒng)的水中位置。

該下放式聲多普勒海流剖面儀包括水下主體部分和水面遙測(cè)部分；

所述水下主體部分包括：一臺(tái)向下工作的主LADCP和一臺(tái)向上工作的從LADCP、一只電池艙、一只水聲通信發(fā)射機(jī)和連接電纜；

所述水面遙測(cè)部分包括：一只水聲通信接收機(jī)、甲板單元和凱芙拉電纜；

所述的主LADCP內(nèi)置通信編碼模塊，主LADCP在定時(shí)循環(huán)測(cè)量海流剖面的同時(shí)，根據(jù)底跟蹤結(jié)果得到距底高度，由壓力傳感器得到深度值，該通信編碼模塊每隔1～10s左右，優(yōu)選為5s，將距底高度和深度值進(jìn)行CDMA編碼調(diào)制后通過(guò)高速DA輸出，經(jīng)連接電纜到水聲通信發(fā)射機(jī)發(fā)射出去；

所述水面遙測(cè)部分的水聲通信接收機(jī)對(duì)接收到的上述水聲通信發(fā)射機(jī)發(fā)射的距底高度和深度值的編碼信號(hào)進(jìn)行放大、自動(dòng)增益控制和濾波后經(jīng)凱芙拉電纜送到甲板單元；

所述甲板單元對(duì)接收的水聲通信信號(hào)進(jìn)行緩沖放大、采集、解碼和顯示，通過(guò)CDMA解碼解析出距底高度和深度值，顯示在面板上，供絞車操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控吊放系統(tǒng)的水中位置。