[實用新型]海洋觀測流速波浪儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320088425.3
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN203116736U
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭東立;許偉杰;王建中;翁國忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 上海晨皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31260
• 代理人: 舒紹雄

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及用于測量海流剖面流速、海面波浪數(shù)據(jù)、海水懸浮泥沙濃度的海洋觀測流速波浪儀。

背景技術(shù)

海洋水體的運動及在海面發(fā)生的蒸汽交換是影響全球氣候變化和形成水旱等自然災(zāi)害的最重要因素，所以必須不斷監(jiān)測海流的變化，以便隨時掌握自然界的變化規(guī)律。油氣開發(fā)、建港、運輸，海底礦產(chǎn)開發(fā)等海洋資源開發(fā)活動也需要掌握海流的長期變化規(guī)律，以降低工程造價，保障海上作業(yè)安全。海流的實時測量和預(yù)報是獲得海上各項活動重要資料的關(guān)鍵。

海浪是一種重要的海洋波動現(xiàn)象，是海洋動力學(xué)重要組成部分之一，是海水運動、海氣混合和小尺度海氣相互作用等研究中的重要環(huán)節(jié)。海浪的研究有著廣泛的實際需求，從安全角度看，它和海上運輸、海洋石油、海洋漁業(yè)、海洋工程和軍事活動等一切海上活動密切相關(guān)；從科學(xué)角度上看，它與海氣交換、碳循環(huán)等重大科學(xué)研究項目關(guān)系緊密。為了安全、經(jīng)濟地開展海上工程建設(shè)，如石油鉆井平臺，必須計算海浪對各種海上建筑物的作用力和分析深水結(jié)構(gòu)的振動。

海洋開發(fā)活動的增加，致使海洋污染加劇，同時由于森林的破壞，水土的流失，江河又帶來大量的泥沙和污染物。在港工、航道、水利及各類近岸海洋工程的建設(shè)中，水中泥沙遷移和淤積是一個關(guān)系到工程成敗的關(guān)鍵問題。正確掌握水中泥沙遷移和淤積的規(guī)律是有效開展綜合治理的前提。

聲學(xué)方法是目前唯一能夠在不干擾流場的條件下連續(xù)、實時和長時間測量不同水層的三維流速和流向，測量海面波浪的波高、周期及方向，測量水中懸浮污染物的垂直分布及其隨時間的變化過程。目前，采用聲學(xué)方法對海流流速、海面波浪、海水懸浮物進(jìn)行測量的分別有多普勒聲學(xué)流速剖面儀（ADCP）、聲學(xué)波面跟蹤儀器或ADCP波浪固件、聲學(xué)后散射懸沙測量儀（ABS），各儀器分別測量海水中的各物理量。由于聲學(xué)測量方法的需要，各儀器需要分開布置，相互之間需要隔開一定距離，所占用的體積就很大。另外，各儀器的外部通信接口也不完全一樣，數(shù)據(jù)記錄及傳輸需要有專門的設(shè)備進(jìn)行處理，增加了處理的難度及復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型解決的問題是需要多臺儀器組合測量海流剖面流速、海面波浪數(shù)據(jù)、海水懸浮泥沙濃度的問題。

為解決上述問題，本實用新型公開一種海洋觀測流速波浪儀，該波浪儀包括發(fā)射機、一個第一換能器、至少三個第二換能器、接收機和信號處理器。所述發(fā)射機產(chǎn)生用于測量懸浮泥沙濃度的第一發(fā)射信號和用于測量海水流速的第二發(fā)射信號。所述第一換能器轉(zhuǎn)換所述第一發(fā)射信號為第一聲波信號，還接收各水層反射該第一聲波信號而產(chǎn)生的第一回波信號。所述至少三個第二換能器繞第一換能器均勻分布，每一個第二換能器偏離所述第一換能器10°～30°，轉(zhuǎn)換所述第二發(fā)射信號為第二聲波信號，還接收各水層反射該第二聲波信號而產(chǎn)生的第二回波信號。所述接收機放大所述第一回波信號或者第二回波信號。所述信號處理器處理放大的第一回波信號而獲得懸浮泥沙的濃度，處理放大的第二回波信號而獲得海水的流速和海浪數(shù)據(jù)。

可選地，所述第一換能器朝豎直方向發(fā)射該第一聲波信號，所述第二換能器的數(shù)量是三個且繞所述第一換能器均勻分布而與第一換能器呈120°。

可選地，所述第一換能器朝豎直方向發(fā)射該第一聲波信號，所述第二換能器的數(shù)量是四個且繞所述第一換能器均勻分布而構(gòu)成Janus配置。

可選地，所述海洋觀測流速波浪儀還包括屏蔽板，該屏蔽板設(shè)置在發(fā)射機和接收機之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型包括第一換能器、至少三個第二換能器、發(fā)射機、接收機和信號處理器，通過第一換能器和第二換能器分別發(fā)射第一聲波信號和第二聲波信號，還接收第一聲波信號的第一回波信號以及第二聲波信號的第二回波信號，并由接收機放大所述第一回波信號和第二回波信號后由信號處理器處理放大的第一回波信號而獲得懸浮泥沙的濃度，處理放大的第二回波信號而獲得海面波浪的波高、周期及方向和水流流速，集成了多普勒聲學(xué)流速剖面儀（ADCP）、聲學(xué)后散射懸沙測量儀（ABS）、波浪計（Wave?Gauge）等儀器的功能，不需要由多臺設(shè)備分別測量這些參數(shù)，進(jìn)而，避免了多個儀器同時工作所占用體積大，接口數(shù)據(jù)處理的繁瑣的問題。

2、由于設(shè)置有屏蔽板，這樣，確保發(fā)射機和接收機之間不存在干擾，保證測量精度。

附圖說明

圖1是第一實施方式的海洋觀測流速波浪儀的正視圖；

圖2是圖1所示的海洋觀測流速波浪儀的俯視圖；

圖3是第二實施方式的海洋觀測流速波浪儀的俯視圖。

具體實施方式