[發明專利]一種自浮式海洋表層溫度觀測裝置及觀測方法

有效

• 申請號: 202011577216.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112556881B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 朱洪海;王志;劉茂科;祁國梁;韓偉;楊立
• 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: G01K13/02
• 分類號: G01K13/02;G01K1/08;G01K1/14;G01N27/08
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 吳杉

1.一種自浮式海洋表層溫度觀測裝置，包括頂蓋(1)、控制艙(2)、電池艙(3)和水層深度調節模塊(11)，其特征在于，頂蓋(1)、水層深度調節模塊(11)、控制艙(2)和電池艙(3)從上至下依次設置且兩兩之間通過螺栓固定點(10)及螺栓固定連接，在電池艙(3)內設有由溫度探頭(8)和電導探頭(9)組成的探頭模塊，所述頂蓋(1)上設有指示燈(4)和纜繩拖拽模塊(5)；所述電池艙(3)內還設有電池(13)，所述控制艙(2)內設有控制模塊，控制模塊包括主控板(14)，所述水層深度調節模塊(11)內底面開設有穿線孔(15)，所述溫度探頭(8)和電導探頭(9)通過線纜依次連接電池(13)和主控板(14)，且線纜通從穿線孔(15)內穿過，所述指示燈(4)同樣連接主控板(14)，

所述自浮式海洋表層溫度觀測裝置的觀測方法包括采集信號的預處理、判定入水狀態、判定溫度穩定狀態和最終表層水溫計算，

采集信號的預處理：滑動平均濾波，具體為溫度模塊上電工作后Δt之后開始計時，針對溫度測量模塊和電導測量在固定時間點t，t為3s的整數倍，收集(t-Δt，t)時間段的采樣點集合：時間序列為(T₀，T₁，…，T_n)，對應的電導數據序列為(X₀，X₁，…，X_n)，對應的溫度測量模塊為(Y₀，Y₁，…，Y_n)，并對電導和溫度數據進行滑動平均濾波如下：

得到濾波后的電導數據集合[(t₀，x₀)，(t₁，x₁)，…，(t_n-m，x_n-m)]和溫度數據集合[(t₀，y₀)，(t₁，y₁)，…，(t_n-m，y_n-m)]，其中采樣頻率、n、m、Δt參數根據實驗數據進行優化決定，

電導判定入水狀態：

針對采集信號的預處理步驟中濾波之后的數據集(x₀，x₁，…，x_n-m)，計算信號幅值：

A₁＝Max([x₀，x₁，…，x_n-m])-Min([x₀，x₁，…，x_n-m])；

針對采集信號的預處理步驟中濾波之后的數據集(x₀，x₁，…，x_n-m)，計算信號序列的波動特征值：

最終判定特征值計算：

A_t2＝a₃·Max([x₀，x₁，…，x_n-m])；

其中A₁₀，A₂₀，是傳感器在靜水狀態的鹽度計算特征值；a₁，a₂是響應的權重系數，根據試驗優化確定，

判定方法：

溫度波動判定穩定狀態：

針對采集信號的預處理步驟中濾波之后的數據集(y₀，y₁，…，y_n-m)，計算信號幅值：

B₁＝Max([y₀，y₁，…，y_n-m])-Min([y₀，y₁，…，y_n-m])；

針對采集信號的預處理步驟中濾波之后的數據集(y₀，y₁，…，y_n-m)，計算信號序列的波動特征值：

最終判定特征值計算：

其中B₁₀，B₂₀是傳感器在靜水狀態的溫度計算特征值；b₁，b₂是響應的權重系數，根據試驗優化確定，

判定方法：

即最終判定海水表溫計算完成的標志是(A_t1＜R)(A_t2＞R)(B_t1＜R)。