利用布里淵頻移和線寬同步反演海水溫度和鹽度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過布里淵頻移和布里淵線寬同步反演海水溫度、鹽度的方法,本發(fā)明包括以下步驟:第一步是根據(jù)已有公式計(jì)算出一定范圍溫度和鹽度下的布里淵頻移和布里淵線寬;第二步根據(jù)建立的布里淵頻移和布里淵線寬反演溫度和鹽度的數(shù)學(xué)模型,通過擬合第一步得到的值獲得模型中的參數(shù);第三步,得到所述溫度和鹽度的數(shù)學(xué)模型即溫度與布里淵頻移、線寬的關(guān)系式和鹽度與布里淵頻移、線寬的關(guān)系式,測量得到布里淵頻移和布里淵線寬即可計(jì)算出海水的溫度和鹽度。本發(fā)明克服了單一使用頻移或線寬反演帶來的結(jié)果不準(zhǔn)確的問題,提高了結(jié)果的準(zhǔn)確度,實(shí)現(xiàn)了利用布里淵頻移和布里淵線寬這兩個參數(shù)同步精確反演。
【專利說明】利用布里淵頻移和線寬同步反演海水溫度和鹽度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海水測量【技術(shù)領(lǐng)域】,更具體地,涉及一種利用布里淵頻移和線寬同步反演海水溫度和鹽度的方法,能夠準(zhǔn)確地同時使用布里淵頻移和布里淵線寬反演海水的溫度和鹽度,可用于海洋環(huán)境檢測、氣象遙感等部門。
【背景技術(shù)】
[0002]激光的布里淵散射是測量一些物理參數(shù)的重要工具,它已經(jīng)在光纖及大氣、海洋等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。布里淵雷達(dá)系統(tǒng)使用了法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具及增強(qiáng)型電荷耦合器件,近年來,布里淵雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于如海洋溫度、鹽度等一些海洋參數(shù)的測量,激光回波信號通過法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具之后形成法布里珀羅干涉圓環(huán),由增強(qiáng)型電荷耦合器件記錄法布里珀羅干涉圓環(huán)圖像,對法布里珀羅干涉圓環(huán)圖像進(jìn)行處理,得到法布里珀羅干涉光譜圖像,通過對法布里珀羅干涉光譜圖像進(jìn)行處理,得到布里淵頻譜參數(shù),如布里淵頻移和布里淵線寬,再由這些頻譜參數(shù)反演出海水的溫度、鹽度等參數(shù)。
[0003]目前,已經(jīng)有利用布里淵頻移來反演海水的溫度的方法,這種方法是將鹽度值和頻移值作為反演海水溫度的參數(shù),通過固定鹽度值來計(jì)算溫度值,在不知道鹽度的情況下,這種方法就不可取。而且,由于海洋溫度和鹽度與頻移和線寬有關(guān),當(dāng)忽略線寬的影響時,結(jié)果將變得不準(zhǔn)確。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種利用布里淵頻移和布里淵線寬同步反演海水溫度和鹽度的方法。目的是實(shí)現(xiàn)頻移和線寬兩個參數(shù)同步反演得到的海水溫度和鹽度,并提高結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種利用布里淵頻移和布里淵線寬反演海水溫度和鹽度的方法,具體包括如下步驟:
[0006]第一步:根據(jù)布里淵頻移和布里淵線寬與海水溫度和鹽度的關(guān)系式分別計(jì)算出在一定溫度和鹽度范圍內(nèi)的布里淵頻移和布里淵線寬值,所述計(jì)算布里淵頻移的關(guān)系式為:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種利用布里淵頻移和布里淵線寬同步反演海水溫度和鹽度的方法,其特征在于,所述方法包括: 第一步:根據(jù)布里淵頻移和布里淵線寬與海水溫度和鹽度的關(guān)系式分別計(jì)算出在一定溫度和鹽度范圍內(nèi)的布里淵頻移和布里淵線寬值;其中所述計(jì)算布里淵頻移的關(guān)系式為:
所述計(jì)算布里淵線寬的關(guān)系式為:
其中,S為海水鹽度,T為海水溫度,IIi (i = O~9)和Cj (j = 0-7)為常系數(shù),λ為單位為米的激光波長,λ _。為單位為納米的激光波長;P是海水的密度,η s是海水剪切粘滯系數(shù),Hb是海水的體粘滯系數(shù),Θ是散射角; 第二步:確定溫度與布里淵頻移、布里淵線寬的擬合關(guān)系式和鹽度與布里淵頻移、布里淵線寬的擬合關(guān)系式,分別利用溫度擬合關(guān)系式和鹽度擬合關(guān)系式作為擬合模型,以第一步的溫度值、鹽度值,以及計(jì)算得到的頻移值和線寬作為擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到所述溫度擬合關(guān)系式和鹽度擬合關(guān)系式中的待擬合參數(shù),其中,所述溫度與布里淵頻移、布里淵線寬的擬合關(guān)系式為:
其中,tx(x = I~10)是待擬合參數(shù); 所述鹽度與布里淵頻移、布里淵線寬的擬合關(guān)系式為:
其中,Sy (y = I~11)是待擬合參數(shù); 第三步:根據(jù)第二步中得到的所述溫度和鹽度擬合關(guān)系式中的待擬合參數(shù),得到所述溫度和鹽度的擬合關(guān)系式;獲得待測海水的布里淵頻移和布里淵線寬,利用所述溫度和鹽度擬合關(guān)系式計(jì)算出海水的溫度和鹽度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一步中常系數(shù)Iii(i = O~9)和(^(」=O~7)的值為:
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述密度P的公式為:
,其中所述系數(shù) ap> = O ~5,q = !~4)的值如下表:
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述剪切粘滯系數(shù)1的公式為:
其中系數(shù) Qe (e = O ~3)和 Re(e = O ~3)的值如下:
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述體粘滯系數(shù)nb的公式如下: nb = (4.8840-0.2488T+7.3X 1^3T2-0.6125X 1^5T3).nso
【文檔編號】G01S7/48GK104166130SQ201410386610
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】梁琨, 王元慶, 周波 申請人:華中科技大學(xué)