[發明專利]一種冰下水深測量方法

有效

• 申請號: 201710722230.2
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107560689B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 陳文劍;殷敬偉;王琿;郭龍祥;孫輝;高家輝;于洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種冰下水深測量方法，本發明屬于水聲領域。本發明先通過敲擊鉛球產生振動信號，首先經過冰表面到達冰層檢波器為第一個觸發信號，其次信號一部分經冰下表面反射，進入檢波器為第二個冰層反射信號，另一部分信號通過冰層下表面的折射到達海水中，經過海底反射和冰層下表面的折射，進入冰層中傳播，最后到達冰層檢波器為第三個海底反射信號。采回的數據經過分析確定海底界面反射與冰面反射信號的時間間隔，從而根據水中聲速來確定水深。與現有鑿穿冰層測水深的方法相比，在惡劣的極地環境下，該種方式可以大幅度縮小在室外測量的時間，大量減小了工作人員長時間在室外工作所導致的意外事故率。

技術領域

本發明屬于水聲領域，具體涉及涉及一種冰下水深測量方法。

背景技術

近些年來,我國海洋相關事業飛速發展,各項水文參數成為發展中不可缺少的因素,其中水下潛器所在深度的測量無論是對海軍裝備的研制和海洋勘探開發都具有相當大的意義。隨著電子技術、傳感器技術的發展,人們對水深的實時精確測量要求越來越高。超聲波或者壓力傳感器是水下深度測量的兩種方法,前者利用聲波的回波技術來測量水深，后者是利用水中的靜水壓力來對水深進行換算。分別有著各自的優缺點，超聲波進行冰下測量具有方向性好、穿透能力強、能量高、靈敏度高、檢驗速度快、對人體無害等特點，而且可以在不同的媒質中傳播。正是超聲波的這些特性，使超聲波廣泛地應用于多個領域的檢測和測量。而壓力傳感器則是利用水壓隨著水深增加而增加的特點，將壓力傳感器投入海底，根據傳感器返回的壓力值計算出海水水深。而冰下水深測量滿足水下潛器測深的獨立性和隱蔽性的要求。同時獲得可靠的冰下水深數據是極地研究活動的一項重要內容，對于保障船舶在極地海域航行安全也有十分重要的意義。

目前，利用超聲波或者壓力傳感器在冰面上來測量測量水深時，兩者同樣需要鑿穿冰層，由于在極地外部環境的惡劣，鑿穿冰層測量水深的方法有極大的困難。因此，我們急需一種不要鑿穿冰層，就可在冰面上測量水深的方法，達到減小工作人員長時間，降低室外工作所導致的意外事故率。

發明內容

本發明提供了一種冰面上測量水深的方法，可以在惡劣的極地環境下大幅度縮小在室外測量的時間，大量減小了工作人員長時間在室外工作所導致的意外事故率。

本發明的目的是通過以下步驟實現的：

一種冰下水深測量方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一將敲冰裝置放在冰面上，在其旁邊放置冰層檢波器，并與冰面緊密接觸；

步驟二抬起搖柄，使帶有鉛球的長臂從圓盤軌道內頂端落下，敲擊冰面后，連接鉛球的連桿在下面彈簧的作用下反彈，彈簧及其伸縮板也隨之向上拉伸，到達輪盤的缺口時，伸縮板內壓縮的彈簧彈出固定卡板，卡住輪盤，以防止鉛球在冰面的二次反彈；

步驟三再次敲擊時，抬起搖柄的同時帶動凸輪轉動，凸輪向外推出彈簧拉伸的擋板，將伸縮板內的卡板頂回，伸縮板返回原位，以備下一次使用；

步驟四敲擊信號產生后，首先一部分信號經過冰面傳播給旁邊的冰層檢波器作為觸發信號，另一部分信號經冰層傳播后，由冰層下表面折射進入海水，海底反射后，經過冰層下表面的折射，進入冰層進行傳播，到達冰層檢波器后被檢波器接收；

步驟五敲擊一次，檢波器接收到時域信號后，進行存儲；存儲后，經由無線發射模塊傳至DSP信號處理模塊；

步驟六DSP信號處理模塊接收到的時域信號應分為三段，第一段為觸發信號，第二段為冰層反射的信號，第三段為海底反射的信號；由于冰層反射信號和海底反射的信號同時包含回波在冰中傳播的時間，兩段時間相減即為信號在水中傳播的時間；DSP處理單元計算出第二段和第三段信號的相鄰時間間隔，然后由水中聲速可以得到水深數據；

步驟七處理器得到水深數據后，將其顯示到TFT顯示屏。