[發明專利]一種基于正交調制的線狀海洋剖面溫度測量方法

有效

• 申請號: 201310692596.1
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103630257B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 解維浩;周斌;劉恩曉;孫小玲;楊雷;許光
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種應用于海洋環境的測溫方法，具體涉及一種基于正交調制(如Walsh函數)，便于實現并可靈活布置實施的線狀溫度測量方式，可實現對不同深度海洋垂直剖面的溫度測量。?

背景技術

在海洋環境調查中，海水剖面溫度是重要的基本參數之一，是反映海水狀況最基本的物理量，對研究海洋科學、氣候、海洋環境及海洋漁業等具有極其重要的意義。因而，海水溫度的測量是海洋觀測和研究的關注重點。?

隨著海水深度的變化，其溫度也在不斷變化，從而產生海水溫度的垂直梯度。為獲取不同深度下的海水溫度，目前常采用諸如海洋觀測測溫儀、各類溫度傳感器或海洋聲學等測溫方式。由于海洋觀測儀設備多為進口，且造價高昂；各類溫度傳感器在使用時系統復雜，體積龐大，且需較多輔助設備，測量點數受限；采用海洋聲學測溫方式需要布設多臺發送和接收設備，會對海洋生物帶來影響。?

因而，在海洋環境調查領域中，迫切需要一種經濟、便于實施、布置靈活、可操作性強的溫度測量方法，以實現對不同深度海洋垂直剖面溫度的測量。?

發明內容

本發明的目的在于克服以上不足，解決海洋環境中海洋垂直剖面的溫度測量問題，提供一種便捷、經濟、靈活、可靠的溫度測量方法。?

本發明的技術解決方案為：?

根據金屬(如銅)在一定溫度條件下，其電阻與溫度之間存在的線性關系，對金屬絲進行Walsh正交調制，將線狀金屬絲束布放于海水中后，根據金屬絲不同垂直截段上的電阻值，即可獲得不同深度環境下海洋垂直剖面的溫度。金屬絲的正交調制可利用正交函數(如Walsh函數)等正交矩陣實現，利用其正交、可逆等特性，通過矩陣變換，從而可以得到海洋垂直剖面的溫度。?

本發明與現有技術相比的優點在于：?

(1)相對于進口昂貴的海洋溫度測量設備，利用金屬絲實現對海洋垂直剖面的溫度測量，經濟性強，更易加工實現。?

(2)該測溫方法布設簡單靈活，輔助設備需求少，且相對于光纖類溫度傳感器而言，電子元器件少、可靠性高、可維護性強、系統復雜性低。?

(3)該測溫方法可操作性強、便于實施，可廣泛應用于各類船載平臺。?

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。?

圖1是金屬絲調制原理圖。?

圖中R₁、R₂、R₃和R₄分別表示每根金屬絲的總電阻值。11、12、......、43、44分別表示不同金屬絲的各個截段。每個截段根據正交矩陣元素的不同，具有不同的調制方式。?

具體實施方式

由于某些金屬在一定溫度條件下，其電阻R與溫度t之間為線性函數關系(以下以金屬銅為例)，是制作熱電阻較理想的材料。如銅電阻在-50℃～150℃(滿足海水溫度測量范圍要求)范圍內的電阻溫度特性幾乎是線性的，其電阻值與溫度的線性關系表達式可表示為：?

R_t=R₀(1+at)?????(1)?

式中R_t為溫度為t℃時的電阻值，R₀為溫度為0℃時的電阻值，α為電阻溫度系數。因而，將銅絲束放入海水中，根據銅絲不同截段位置的阻值，便可獲得不同海水深度下的溫度。?

為獲得不同海水深度下的溫度，將利用正交矩陣對銅絲束中的各銅絲進行調制(以下以Walsh函數為例進行說明)。由Walsh函數所構成的Walsh碼矩陣中的元素均為1和-1，且具有正交矩陣的一般性質，Walsh矩陣的產生可根據如下定義生成^[1，2]：?