專利名稱：用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量系統(tǒng)，尤其涉及一種用于極地檢測海冰冰層厚度的測量
系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海冰厚度及其變化是全球變化研究領(lǐng)域中的一個前沿?zé)狳c和技術(shù)難點，各國科學(xué) 家正在致力于尋求解決該問題的技術(shù)方法。 海冰厚度對大氣_海冰_海洋的耦合過程尤為顯著和敏感，并直接決定著海_氣 能量與物質(zhì)的交換過程和速率；主導(dǎo)著海冰的熱力學(xué)和動力學(xué)特征，影響海冰的運動、形變 及凍結(jié)與消融過程。目前，主要存在以下集中海冰厚度監(jiān)測技術(shù) 衛(wèi)星遙感技術(shù)，隨著衛(wèi)星技術(shù)和星載傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，海冰厚度的遙感應(yīng) 用進展顯著。但至今沒有一種傳感器可以實現(xiàn)對海冰厚度的直接觀測； 水下仰視聲納技術(shù)，仰視聲納技術(shù)屬于冰厚觀測的經(jīng)典方法，將仰視聲納設(shè)備搭
載于潛艇或水下機器人平臺上，獲取的海冰厚度資料是科學(xué)家廣泛采用的數(shù)據(jù)，但該技術(shù)
的觀測精度受限于水下?lián)Q能器的位置以及水溫、潮汐和氣壓變化帶來的影響； 電磁感應(yīng)技術(shù)，該技術(shù)具有非接觸式、工作速度快等優(yōu)點，但至今未出現(xiàn)電磁感應(yīng)
冰厚探測設(shè)備的商用產(chǎn)品。 因此，業(yè)界急需一種高精度且結(jié)構(gòu)緊湊的海冰厚度測量系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種用于極地海冰厚度檢測的系 統(tǒng)，這種系統(tǒng)對冰塊厚度的檢測精度和檢測效率都相當(dāng)高。
本實用新型的技術(shù)方案為本實用新型揭示了一種用于極地海冰厚度檢測的系
統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一本體，該本體進一步包括 電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號； 聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號； 控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場 信號計算所述本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算所述本體距離所述海 冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得所述海冰的厚度；以及 多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、 該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 全球定位系統(tǒng)裝置，分別與該控制器以及該多串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接，并用于獲取 所述海冰厚度測量系統(tǒng)的定位信息。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 存儲器，與該控制器數(shù)據(jù)連接并用于存儲數(shù)據(jù)。[0018] 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該存儲器每隔固定 時間間隔自動保存從該控制器獲得的數(shù)據(jù)。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包含一輔
助支架，該輔助支架包括 豎直桿； 水平桿，與該豎直桿垂直地固定于該豎直桿上且所述水平桿的下表面上設(shè)置多個 滑輪； 拉繩，沿該多個滑輪布置且遠(yuǎn)離該豎直桿的一端處固定該用于極地海冰厚度檢測 的系統(tǒng)的本體；以及 巻軸升降機，具有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上固定該拉繩的另一端，以調(diào)節(jié)該本體的高度。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 電源裝置，連接系統(tǒng)內(nèi)各裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本實用新型的技術(shù)方案是采用了一 種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，包括本體上的電磁感應(yīng)器、聲納器、控制器、全球定位系 統(tǒng)裝置以及多串口轉(zhuǎn)換器。根據(jù)電磁感應(yīng)器的信號計算本體距離海冰下表面的第一高度， 根據(jù)聲納器的信號計算本體距離海冰上表面的第二高度，通過第一高度減去第二高度獲得 海冰厚度。

圖1是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測系統(tǒng)的輔助支架的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是采用本實用新型的用于極地海冰厚度檢測系統(tǒng)進行海冰厚度測量的示意 圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。 用于極地,海冰厚度柃測l的系統(tǒng)的第一實施例 圖1示出了本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)。請 參見圖l，本實施例的系統(tǒng)的本體1包括以下裝置電磁感應(yīng)器10、聲納器11、控制器12、多 串口轉(zhuǎn)換器13。這些裝置之間的連接關(guān)系是電磁感應(yīng)器10和聲納器11連接控制器12， 控制器12連接多串口轉(zhuǎn)換器13，而電磁感應(yīng)器10和聲納器11分別連接到多串口轉(zhuǎn)換器 13。多串口轉(zhuǎn)換器13連接外部的計算機系統(tǒng)。 在本實施例的系統(tǒng)的本體中還可以設(shè)置存儲器，存儲器與控制器12建立數(shù)據(jù)連
接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。存儲器每隔固定時間間隔自動保存從控制器12獲得的數(shù)據(jù)。此外，
系統(tǒng)還搭載一個電源裝置，用于連接系統(tǒng)內(nèi)的各個裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實施例的系統(tǒng)還包括一個輔助支架301，輔助支架301可包括豎直桿302、與該
豎直桿垂直地固定于該豎直桿上的水平桿303、設(shè)置于水平桿的下表面上的多個滑輪304、
沿該多個滑輪布置且遠(yuǎn)離豎直桿的一端處固定上述極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的拉繩306以及巻軸升降機305，該巻軸升降機305具有一轉(zhuǎn)軸，其上固定了拉繩的另一端，用以調(diào)節(jié) 極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的高度。測量時，可以將本體固定在一特定的木制框架內(nèi)，將該 木制框架擺出船舷外側(cè)，儀器的高度可通過巻軸升降機305控制。通常，水平桿304需使本 體與船體的最小距離為8m，以使探測結(jié)果不受船體本身影響且也使船對冰體破碎的影響降 到最低。另外，用兩個拉緊的繩子將木制框架兩側(cè)固定在船上，這樣在船破冰時可有效減少 測量系統(tǒng)在空中的擺動，該支架系統(tǒng)還可控制儀器姿態(tài)，并避免船體等導(dǎo)體對電磁場的影 響。 下面描述本實施例的工作原理。 用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)設(shè)置于海冰上方。其中的電磁感應(yīng)器IO垂直于海 冰發(fā)射并接收電磁場信號，同時聲納器11垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號。其中，聲納器 11用于系統(tǒng)距離冰面的準(zhǔn)確高度，即圖4中的高度hl ;電磁感應(yīng)器IO用于基于系統(tǒng)距離海 冰與海水的分界面的高度，即圖4中的高度z。 控制器12根據(jù)來自電磁感應(yīng)器10的電磁場信號計算系統(tǒng)距離海冰和海水的分界 面的高度z，并根據(jù)來自聲納器11的聲納信號計算系統(tǒng)距離海冰的高度hl。通過將高度z 減去高度hl即可大致獲得海冰的厚度。 控制器12得到的數(shù)據(jù)以及電磁感應(yīng)器10和聲納器11采集到的數(shù)據(jù)，都通過多串 口轉(zhuǎn)換器13傳輸?shù)酵獠康挠嬎銠C系統(tǒng)中。 肝纖鍾m錯測,鋪m二輔你i 圖2示出了本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)。請 參見圖2，本實施例的系統(tǒng)的本體2包括以下裝置電磁感應(yīng)器20、聲納器21、全球定位系 統(tǒng)(GPS)裝置22、控制器23、多串口轉(zhuǎn)換器24。這些裝置之間的連接關(guān)系是電磁感應(yīng)器 20、聲納器21、全球定位系統(tǒng)裝置22連接控制器23，控制器23連接多串口轉(zhuǎn)換器24，而電 磁感應(yīng)器20、聲納器21和全球定位系統(tǒng)裝置22分別連接到多串口轉(zhuǎn)換器24。多串口轉(zhuǎn)換 器24再連接外部的計算機系統(tǒng)。 在本實施例的系統(tǒng)的本體2中還可以設(shè)置存儲器，存儲器與控制器23建立數(shù)據(jù)連 接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。存儲器每隔固定時間間隔自動保存從控制器12獲得的數(shù)據(jù)。此外， 系統(tǒng)還搭載一個電源裝置，用于連接系統(tǒng)內(nèi)的各個裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實施例的系統(tǒng)還包括一個輔助支架301，輔助支架301可包括豎直桿302、與該 豎直桿垂直地固定于該豎直桿上的水平桿303、設(shè)置于水平桿的下表面上的多個滑輪304、 沿該多個滑輪布置且遠(yuǎn)離豎直桿的一端處固定上述極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的拉繩306 以及巻軸升降機305，該巻軸升降機305具有一轉(zhuǎn)軸，其上固定了拉繩的另一端，用以調(diào)節(jié) 極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的高度。測量時，可以將本體固定在一特定的木制框架內(nèi)，將該 木制框架擺出船舷外側(cè)，儀器的高度可通過巻軸升降機305控制。通常，水平桿304需使本 體與船體的最小距離為8m，以使探測結(jié)果不受船體本身影響且也使船對冰體破碎的影響降 到最低。另外，用兩個拉緊的繩子將木制框架兩側(cè)固定在船上，這樣在船破冰時可有效減少 測量系統(tǒng)在空中的擺動，該支架系統(tǒng)還可控制儀器姿態(tài)，并避免船體等導(dǎo)體對電磁場的影 響。 下面描述本實施例的工作原理。 用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)設(shè)置于海冰上方。其中的電磁感應(yīng)器20垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號，同時聲納器21垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號。其中，聲納器 21用于系統(tǒng)距離冰面的準(zhǔn)確高度，即圖4中的高度hl ;電磁感應(yīng)器20用于基于系統(tǒng)距離海 冰與海水的分界面的高度，即圖4中的高度z。 控制器23根據(jù)來自電磁感應(yīng)器20的電磁場信號計算系統(tǒng)距離海冰和海水的分界 面的高度z，并根據(jù)來自聲納器21的聲納信號計算系統(tǒng)距離海冰的高度hl。通過將高度z 減去高度hl即可大致獲得海冰的厚度。 需要注意的是，如圖3所示，通常海冰表面上會覆蓋一層積雪。在需要考慮積雪因 素的場合，GPS裝置22可用于測定測量儀的地理位置信息。基于該地理位置信息，可利用 現(xiàn)有的NEVISAT極軌平臺對地觀測衛(wèi)星得到當(dāng)?shù)氐姆e雪厚度參數(shù)，以消除積雪對海冰厚度 的影響。 控制器23得到的數(shù)據(jù)以及電磁感應(yīng)器20、聲納器21和全球定位系統(tǒng)裝置22所采 集到的數(shù)據(jù)，都通過多串口轉(zhuǎn)換器23傳輸?shù)酵獠康挠嬎銠C系統(tǒng)中。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而 不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，旨在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù) 方案范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求一種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一本體，該本體進一步包括電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號；聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號；控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場信號計算該本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算該本體距離該海冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得該海冰的厚度；以及多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 全球定位系統(tǒng)裝置，分別與該控制器以及該多串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接，并用于獲取所述海冰厚度測量系統(tǒng)的定位信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 存儲器，與該控制器數(shù)據(jù)連接并用于存儲數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該存儲器每隔 固定時間間隔自動保存從該控制器獲得的數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包含 一輔助支架，該輔助支架包括豎直桿；水平桿，與該豎直桿垂直地固定于該豎直桿上且所述水平桿的下表面上設(shè)置多個滑輪；拉繩，沿該多個滑輪布置且遠(yuǎn)離該豎直桿的一端處固定該用于極地冰厚檢測的系統(tǒng)的 本體；以及巻軸升降機，具有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上固定該拉繩的另一端，以調(diào)節(jié)該本體的高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 電源裝置，連接系統(tǒng)內(nèi)各裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。
專利摘要本實用新型公開了一種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)對海冰冰層厚度的檢測精度和檢測效率都相當(dāng)高。其技術(shù)方案為系統(tǒng)包括一本體，包括電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號；聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號；控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場信號計算該本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算該本體距離該海冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得該海冰的厚度；以及多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。
文檔編號G01S15/08GK201476779SQ20092020880
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者孫波, 郭井學(xué) 申請人:中國極地研究中心