一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及海洋水文參數(shù)監(jiān)測，具體公開了一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括通訊浮標、主浮球、儀器艙、解調(diào)系統(tǒng)、溫深鏈、纜繩、聲學釋放器和錨定重物，其中通訊浮標包括太陽能電池、北斗通訊板卡和衛(wèi)星組合天線；解調(diào)系統(tǒng)包括解調(diào)模塊和鋰電池，解調(diào)系統(tǒng)置于儀器艙內(nèi)；溫深鏈集成有測量溫度以及壓力的溫度傳感器和壓力傳感器；通訊浮標、主浮球、儀器艙、溫深鏈、釋放器以及錨定重物通過纜繩依次連接。本發(fā)明能實現(xiàn)海面至水下500m溫深垂直剖面的高密度、實時、連續(xù)、長期觀測，數(shù)據(jù)準確可靠，經(jīng)濟效益高，可以廣泛應用于各類海洋觀測工作中，為海洋溫深測量提供了新型的觀測手段。
【專利說明】一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋水文參數(shù)監(jiān)測，具體是一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高密度、實時、原位、長期海洋觀測系統(tǒng)是滿足人類對海洋探索的發(fā)展趨勢和必然要求。二十一世紀是海洋的世紀。在2006年，美國將“全球海洋觀測系統(tǒng)的建立”作為科技國策；在亞洲，日本率先在1978年建立海底地震檢測站，他們用線纜將四個沉入海底的地震儀連接起來，這應該就是以后其建立的多個海底觀測站的雛形。正是在多種需求的驅(qū)動下，海底觀測系統(tǒng)在全球迅速發(fā)展。中國是海洋大國，但非海洋強國，特別在海洋儀器裝備方面。海洋儀器裝備落后的現(xiàn)狀已無法滿足我國海洋國防安全、海上經(jīng)濟安全、海洋資源開發(fā)等方面的需要，制約了我國向更深更遠海洋進軍的步伐。因此，必須加快我國海洋關(guān)鍵技術(shù)裝備體系建設(shè)和海洋關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制，整體提升我國海洋技術(shù)裝備水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種隱蔽性強、高分辨率、高效能的海洋光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，以期望實現(xiàn)海面至水下一定深度溫度垂直剖面的高密度、實時、連續(xù)、長期觀測。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，該潛標連續(xù)測量系統(tǒng)包括從上至下通過纜繩依次連接的通訊浮標1、主浮球2、儀器艙3、溫深鏈4、聲學釋放器5和錨定重物6，其中:
[0007]通訊浮標I用于將由溫深鏈所測得參數(shù)經(jīng)儀器艙3中的解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)傳輸回岸基觀測站；
[0008]主浮球2用于在該潛標連續(xù)測量系統(tǒng)沉入海底后提供大于系統(tǒng)除配重外的水中重力的浮力，使系統(tǒng)可以伸展拉直；
[0009]儀器艙3用于放置解調(diào)系統(tǒng)10，以保證解調(diào)系統(tǒng)10的水密性和耐壓性；
[0010]溫深鏈4集成有溫度傳感器和壓力傳感器，用于測量海水溫度以及海水深度；
[0011]聲學釋放器5設(shè)置于溫深鏈4下端，用于在系統(tǒng)服役結(jié)束后將配重拋棄，使得系統(tǒng)可以回收使用；
[0012]錨定重物6用于通過合理選擇配重，使整個潛標連續(xù)測量系統(tǒng)垂直固定在監(jiān)測海域的錨定點，并可控制其在位姿態(tài)。
[0013]上述方案中，所述通訊浮標I包括太陽能電池7、北斗通訊板卡9和衛(wèi)星組合天線8，其中:太陽能電池7用于為衛(wèi)星組合天線8和北斗通訊板卡9供電，衛(wèi)星組合天線8和北斗通訊板卡9用于傳輸經(jīng)解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)。所述北斗通訊板卡9采用北斗BDG-MF-06型數(shù)據(jù)傳輸終端、XH / BD1-SCOl型北斗數(shù)據(jù)傳輸終端或者GYT2004A北斗數(shù)據(jù)傳輸終端來實現(xiàn)。
[0014]上述方案中，所述主浮球2由5個17寸的玻璃浮球或11個13寸的玻璃浮球來實現(xiàn)。
[0015]上述方案中，所述儀器艙3是水密、耐壓的。
[0016]上述方案中，所述解調(diào)系統(tǒng)10包括解調(diào)模塊12和鋰電池11，其中，所述解調(diào)模塊12采用SLED光源和RAM模塊，且解調(diào)模塊12的工作模式被設(shè)置為脈沖工作方式，以及配備大容量鋰電池，以提高系統(tǒng)長期服役的能力。
[0017]上述方案中，所述溫度傳感器是長周期光纖光柵溫度傳感器，所述壓力傳感器是布拉格光纖光柵壓力傳感器，兩者都是基于光纖光柵傳感原理，將海水溫度、壓力的變化轉(zhuǎn)換為光纖光柵中心波長的變化，通過對光纖光柵光譜的檢測獲得光纖光柵中心波長值，進而得到對應的物理量信息。
[0018]上述方案中，所述溫度傳感器是采用金屬化加工，以屏蔽折射率對它的影響，實現(xiàn)高精度測量。所述溫度傳感器和所述壓力傳感器分別等間距密集分布于溫深鏈上。
[0019]上述方案中，所述纜繩采用高強度的輕質(zhì)凱夫拉纜繩。
[0020](三)有益效果
[0021]本發(fā)明提供的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，設(shè)計科學合理，系統(tǒng)以隱蔽性強的調(diào)查手段獲取了較高時空分辨率的溫、深等參數(shù)資料，對開展大洋中尺度渦旋、鋒面及內(nèi)波的研究非常有幫助，該系統(tǒng)不僅可以廣泛應用于各類海洋觀測工作中，還可以應用于特殊敏感海域的軍事國防中；另外本發(fā)明監(jiān)測海域大，數(shù)據(jù)準確可靠，性價比和經(jīng)濟效益都很高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明提供的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為圖1中通訊浮標的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖1中解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0026]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)包括從上至下通過纜繩依次連接的通訊浮標1、主浮球2、儀器艙3、溫深鏈4、聲學釋放器5和錨定重物6，其中:
[0027]其中，通訊浮標I用于將由溫深鏈所測得參數(shù)經(jīng)儀器艙3中的解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)傳輸回岸基觀測站，如圖2所示，通訊浮標I包括太陽能電池7、北斗通訊板卡9和衛(wèi)星組合天線8，太陽能電池7用于為衛(wèi)星組合天線8和北斗通訊板卡9供電，衛(wèi)星組合天線8和北斗通訊板卡9用于傳輸經(jīng)解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)。本發(fā)明中北斗通訊板卡9采用北斗BDG-MF-06型數(shù)據(jù)傳輸終端、XH / BD1-SCOl型北斗數(shù)據(jù)傳輸終端或者GYT2004A北斗數(shù)據(jù)傳輸終端來實現(xiàn)。
[0028]主浮球2用于在系統(tǒng)沉入海底后提供大于系統(tǒng)除配重外的水中重力的浮力，使系統(tǒng)可以伸展拉直；本發(fā)明中主浮球2由5個17寸的玻璃浮球或11個13寸的玻璃浮球來實現(xiàn)，浮球的個數(shù)和尺寸不用以限定本發(fā)明，只要它們滿足浮球能提供的浮力大于系統(tǒng)除配重外的水中重力即可。
[0029]儀器艙3是水密、耐壓的，其中用于放置解調(diào)系統(tǒng)10，以保證解調(diào)系統(tǒng)10的水密性和耐壓性。其中，解調(diào)系統(tǒng)10如圖3所示，包括解調(diào)模塊12和鋰電池11。本實施例中，為降低系統(tǒng)功耗，解調(diào)模塊12采用SLED光源、RAM模塊，并且將解調(diào)模塊12的工作模式調(diào)為脈沖工作方式，以及配備大容量鋰電池，以提高系統(tǒng)長期服役的能力。
[0030]溫深鏈4集成有測量溫度以及壓力的溫度傳感器和壓力傳感器，溫度傳感器是長周期光纖光柵溫度傳感器，壓力傳感器是布拉格光纖光柵壓力傳感器，兩者都是基于光纖光柵傳感原理，將海水溫度、壓力的變化轉(zhuǎn)換為光纖光柵中心波長的變化，通過對光纖光柵光譜的檢測獲得光纖光柵中心波長值，進而得到對應的物理量信息。其中，溫度傳感器進行金屬化加工，以屏蔽折射率對它的影響，實現(xiàn)高精度測量。另外，溫度傳感器和壓力傳感器分別等間距密集分布于溫深鏈上。在本實施例中，溫深鏈全長500m，在溫深鏈上端300m內(nèi)，溫度傳感器間隔5m,合計60支,在溫深鏈下端200m內(nèi)，溫度傳感器間隔IOm,合計20支；壓力傳感器則等間隔25m布放在溫深鏈上，共20支。
[0031]為了滿足實驗過程以及最終產(chǎn)品的回收應用，特別是解調(diào)儀部分的回收應用，在溫深鏈4下端安放有聲學釋放器5。聲學釋放器5是用于在系統(tǒng)服役結(jié)束后將配重拋棄，使得系統(tǒng)可以回收使用。
[0032]所述錨定重物6可通過合理選擇配重，使整個潛標測量系統(tǒng)垂直固定在監(jiān)測海域的錨定點，并可控制其在位姿態(tài)。
[0033]通訊浮標1、主浮球2、儀器艙3、溫深鏈4、釋放器5以及錨定重物6通過纜繩依次連接。纜繩采用高強度的輕質(zhì)凱夫拉纜繩。本實施例通訊浮標I與主浮球2之間用50m纜繩連接，主浮球2距離水面20m，主浮球2與溫深鏈4之間用2m纜繩連接，聲學釋放器5與錨定重物6之間用IOm纜繩連接。在使用時，該潛標連續(xù)測量系統(tǒng)在主浮球2浮力和錨定重物6重力的共同作用下逐漸伸展拉直，最終實現(xiàn)海面至水下500m溫度深度垂直剖面的高密度、實時、連續(xù)、長期觀測。
[0034]本發(fā)明為海洋溫深測量提供新型的觀測手段，可廣泛應用于各類海洋觀測工作中。
[0035]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，該潛標連續(xù)測量系統(tǒng)包括從上至下通過纜繩依次連接的通訊浮標(I)、主浮球(2)、儀器艙(3)、溫深鏈(4)、聲學釋放器(5)和錨定重物(6)，其中: 通訊浮標(I)用于將由溫深鏈所測得參數(shù)經(jīng)儀器艙(3)中的解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)傳輸回岸基觀測站； 主浮球(2)用于在該潛標連續(xù)測量系統(tǒng)沉入海底后提供大于系統(tǒng)除配重外的水中重力的浮力，使系統(tǒng)可以伸展拉直； 儀器艙(3)用于放置解調(diào)系統(tǒng)(10)，以保證解調(diào)系統(tǒng)(10)的水密性和耐壓性； 溫深鏈(4)集成有溫度傳感器和壓力傳感器，用于測量海水溫度以及海水深度； 聲學釋放器(5)設(shè)置于溫深鏈(4)下端，用于在系統(tǒng)服役結(jié)束后將配重拋棄，使得系統(tǒng)可以回收使用； 錨定重物(6)用于通過合理選擇配重，使整個潛標連續(xù)測量系統(tǒng)垂直固定在監(jiān)測海域的錨定點，并可控制其在位姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊浮標(I)包括太陽能電池(7)、北斗通訊板卡(9)和衛(wèi)星組合天線(8)，其中:太陽能電池(7)用于為衛(wèi)星組合天線(8)和北斗通訊板卡(9)供電，衛(wèi)星組合天線(8)和北斗通訊板卡(9)用于傳輸經(jīng)解調(diào)系統(tǒng)處理后的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述北斗通訊板卡(9)采用北斗BDG-MF-06型數(shù)據(jù)傳輸終端、XH / BD1-SCOl型北斗數(shù)據(jù)傳輸終端或者GYT2004A北斗數(shù)據(jù)傳輸終端來實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述主浮球(2)由5個17寸的玻璃浮球或11個13寸的玻璃浮球來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述儀器艙(3)是水密、耐壓的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)系統(tǒng)(10)包括解調(diào)模塊(12)和鋰電池(11)，其中，所述解調(diào)模塊(12)采用SLED光源和RAM模塊，且解調(diào)模塊(12)的工作模式被設(shè)置為脈沖工作方式，以及配備大容量鋰電池，以提高系統(tǒng)長期服役的能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器是長周期光纖光柵溫度傳感器，所述壓力傳感器是布拉格光纖光柵壓力傳感器，兩者都是基于光纖光柵傳感原理，將海水溫度、壓力的變化轉(zhuǎn)換為光纖光柵中心波長的變化，通過對光纖光柵光譜的檢測獲得光纖光柵中心波長值，進而得到對應的物理量信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器是采用金屬化加工，以屏蔽折射率對它的影響，實現(xiàn)高精度測量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器和所述壓力傳感器分別等間距密集分布于溫深鏈上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖溫深潛標連續(xù)測量系統(tǒng)，其特征在于，所述纜繩采用高強度的輕質(zhì)凱夫拉纜繩。
【文檔編號】G01L11/02GK103759717SQ201410030440
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】盧寶莉, 王永杰, 戴興, 劉元輝, 李芳 , 劉育梁 申請人:中國科學院半導體研究所