[發明專利]一種極地海冰冰裂縫寬度自動化測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201210046744.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102607390A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 竇銀科;常曉敏;孫波;王宇暉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種極地海冰冰裂縫寬度測量裝置，其特征在于整套裝置主要由電容式冰裂縫檢測傳感器（1）、固定彈簧支架（2）、測量儀表（3）、緊固件（4）、蓄電池（5）、天線（6）和電源導線（7）組成，其中電容式冰裂縫檢測傳感器(1)是由三個電容式冰厚測量傳感器構成一個三棱錐體型的主體，每個電容式冰厚測量傳感器的長度根據冰裂縫的初始寬度來選擇在1-2米之間，該傳感器內部均勻設置有電容電極板(15)，連接導線(16)，每根傳感器內部還設置有非金屬玻璃棒，用于加固傳感器，然后用絕緣環氧樹脂材料(17)將上述材料密封在一根棒子內；固定彈簧支架（2）是三個直徑為5cm的硬質鋼性彈簧首尾焊接在一起構成一個正三角形平面支架，三個角上分別固定每個電容式冰厚測量傳感器的一端，其作用是一方面起到對每根電容式冰厚測量傳感器的固定作用，另一個作用是當三棱錐型電容式冰裂縫檢測傳感器（1）整體受到海冰擠壓時，彈簧的彈性可以起到保護傳感器的作用；測量儀表（3）主要由微處理器（8）、運算器(9)、控制器(10)、GPS定位模塊(11)、存儲器(12)、銥星通訊模塊（13）、電容式冰裂縫檢測傳感器14組成，微處理器（8）是測量儀表的核心，它控制電容式冰裂縫檢測傳感器（1）并讀取其測量數據，它還對存儲器、GPS控制定位模塊、銥星通訊模塊進行控制，存儲器主要作用是存儲電容式冰裂縫檢測傳感器的數據，GPS定位模塊（11）主要作用是對整套測量裝置的安裝地點以及隨著海冰漂移后的位置進行定位，銥星通訊模塊（13）與控制器（10）相連，作用是把檢測傳感器測量到的冰裂縫數據以及GPS定位數據通過衛星傳輸到國內的監測中心；緊固件（4）是一塊直徑10cm長度5cm重6公斤的不銹鋼質圓柱體，該圓柱體的上表面上設置三個緊固電容式冰厚傳感器的接頭，將三個電容式冰厚傳感器的另一端緊固在一起，該緊固件（4）的另一個作用是，其重力的作用使得整套三棱錐型的檢測傳感器與冰面保持垂直直立；蓄電池（5）是采用在低溫-40℃下為整個測量裝置正常工作供電400多天的低溫鉛酸電池，12V電壓，30AH，且該電池用環氧樹脂進行密封，保持電池干燥；天線（6）是采用BDS9602?銥星自備的GPS天線和數據傳輸天線；電源導線（7）是采用三芯塑料外皮導線。

2.按照權利要求1所述一種極地海冰冰裂縫寬度測量裝置，其特征在于是所述的電容式冰裂縫檢測傳感器（1）不但能進行冰厚測量，還能進行水位的測量。

3.按照權利要求1所述一種極地海冰冰裂縫寬度測量裝置，其特征在于是所述的微處理器(8)和存儲器(12)、GPS定位模塊(11)、銥星通訊模塊(13)是集成到一個電路板上，并用一個金屬外殼封裝，構成測量儀表。

4.權利要求1所述一種極地海冰冰裂縫寬度自動化測量裝置的測量方法，其特征在于由于冰裂縫間充滿海水，所以該方法是一種主要通過測量海水淹沒每個電容式冰厚傳感器的深度，來計算出海冰冰裂縫的寬度的方法，其具體測量步驟如下：

步驟一：利用電容式冰裂縫檢測傳感器測量得到每根冰厚測量傳感器被海水淹沒的高度H；

步驟二：應用微處理器，計算冰裂縫寬度L，利用公式?，得到冰裂縫寬度L；

步驟三：定時重復步驟一和步驟二，得到每次的測量計算結果L1，L2，L3……；

步驟四：應用微處理器對定時測量計算得到的結果進行存儲；

步驟五：應用銥星無線通訊模塊，定期將存儲的數據結果和GPS的位置信息發送到國內岸基接收器或船載接收器。

5.按照權利要求4所述一種極地海冰冰裂縫寬度測量裝置的測量方法，其特征在于是所述的步驟二中，公式中的為三根電容式冰厚測量傳感器兩兩之間的夾角。