[实用新型]船用海面微结构测量装置

说明书

技术领域

本实用新型是一中使用光学编码方法，实时测量海面短波几何和动力学特征及其时空分布等海面微结构三维特征参量的船用海面微结构测量装置。

背景技术

由于海面的微尺度运动在动力海洋学，海-气相互作用和遥感海洋学等领域的研究和应用具有重要意义，自上世纪初起，国际上就开始进行微结构测量仪器的研制。主要有：Cox建立了光强编码技术，并研制了专门测量海面微结构的光学装置，测量短风波波面斜率及其时间序列。但它以光强进行计算斜率的方法存在如下问题：波浪的起伏引入了光程差，导致光强发生变化，斜率大时，光强于斜率间不再是现行的对应关系，散射光强的影响难以克服。并且以日光作为光源直接拍摄太阳耀斑对环境条件要求很高，通常是在晴空的情况下，而且光照要相对均匀。

对于扫描式激光坡度测量仪SLSG(Scanning Laser Slope Gauge)，它设计了立体观测系统，该测量装置侧重于测量海面短风波的斜率及其时序变化，但立体观测需要两个以上的观测装置精确的定位，这在海上试验很难得到保障。

Xin Zhang和Cox提出了颜色编码技术，设计研制风短波斜率测量仪，它是通过颜色编码以不同的色光的识别技术，依据被编码的色光在一个特殊光学系统和水体环境中的几何光学分布测量海面短波的斜率，实现海面二维波浪结构的观测。其装置的技术指观测面积：直径166.4mm，波的空间分辨率：0.6mm，斜率的测量精度：5°。其缺点是现场测量方式上采用双体船自容测量模式，无法依附于常规海洋作业船只进行海上作业，同时无法实时监控观测图像质量。

发明内容

本实用新型目的是提供一种船用海面微结构测量装置，以克服其原有技术的不足。

本实用新型在已有Xin Zhang的颜色编码原理，与CCD相机和计算机组成的信息传输处理系统通过软件对海面坡度场监控技术的基础上，考虑到在海洋科考和测绘船舶等多种船只的现场作业进行海面微结构的高精度测量，而专门设计的升降装置和水下光学装置。

本实用新型包括由光源和测量编码器组成且经由光学窗口玻璃密封的水下光学装置，由CCD相机和计算机组成的信息传输处理系统，其特征是它还包括与水下光学装置连接的、另一端固定在船舷的基座上的升降装置；所述的升降装置上的导轨焊接并紧贴在导轨架上，经由导轨架上部的电机牵引设置在导轨架两端上的升降链，导轨架通过两个平行卡环连接于基座，基座垂直固定在船甲板上。

所述的测量编码器包括有镜筒端设有的玻璃窗口，菲涅尔透镜相邻于上端玻璃窗口的下部，颜色编码片紧贴于下端玻璃窗口上，颜色编码片位于菲涅尔透镜的焦面上，光源、颜色编码片、菲涅尔透镜在同一光轴上(以下称之为系统光轴)。

本实用新型可适用于多种船只进行高精度和大尺度海面微结构的测量，其刚性结构良好，满足精密光学系统的要求，并方便实现在各种船舷结构安装。

本实用新型有升降装置，水下光学装置在快速航行时能迅速提升而置于水面以上，以避免波浪的冲击。测量时将水下光学装置延伸到海面以下。这种可升降装置要求光机系统设计有严格的一致性，并且始终对准光轴。当遇到较大风浪时，将导轨升起，即应用船上的吊车将其吊起并放到甲板上。可在2级海况下使用，3级海况下收放。

附图说明

图1：本实用新型的总体结构示意图。

图2：本实用新型的水下光学装置和升降装置的侧视图。

图3：本实用新型的测量编码器结构示意图。

其中：1.光源  2.测量编码器  3.升降链  4.导轨  5.反射镜  6.电机  7.变速器8.基座  9.CCD相机  10.计算机  11.船甲板  12.海平面  13.导轨架  14.卡环15.活动卡环  16.菲涅尔透镜  17.窗口玻璃  18.颜色编码片  19.镜筒  20.升降装置。

具体实施方式

如图1，如图3，本实用新型包括由光源1和测量编码器2组成且经由光学窗口玻璃17密封的水下光学装置，由CCD相机9和计算机10组成的信息传输处理系统，其特征是它还包括与水下光学装置连接的升降装置。