[发明专利]一种基于正交调制的线状海洋剖面温度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于海洋环境的测温方法，具体涉及一种基于正交调制(如Walsh函数)，便于实现并可灵活布置实施的线状温度测量方式，可实现对不同深度海洋垂直剖面的温度测量。 

背景技术

在海洋环境调查中，海水剖面温度是重要的基本参数之一，是反映海水状况最基本的物理量，对研究海洋科学、气候、海洋环境及海洋渔业等具有极其重要的意义。因而，海水温度的测量是海洋观测和研究的关注重点。 

随着海水深度的变化，其温度也在不断变化，从而产生海水温度的垂直梯度。为获取不同深度下的海水温度，目前常采用诸如海洋观测测温仪、各类温度传感器或海洋声学等测温方式。由于海洋观测仪设备多为进口，且造价高昂；各类温度传感器在使用时系统复杂，体积庞大，且需较多辅助设备，测量点数受限；采用海洋声学测温方式需要布设多台发送和接收设备，会对海洋生物带来影响。 

因而，在海洋环境调查领域中，迫切需要一种经济、便于实施、布置灵活、可操作性强的温度测量方法，以实现对不同深度海洋垂直剖面温度的测量。 

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，解决海洋环境中海洋垂直剖面的温度测量问题，提供一种便捷、经济、灵活、可靠的温度测量方法。 

本发明的技术解决方案为： 

根据金属(如铜)在一定温度条件下，其电阻与温度之间存在的线性关系，对金属丝进行Walsh正交调制，将线状金属丝束布放于海水中后，根据金属丝不同垂直截段上的电阻值，即可获得不同深度环境下海洋垂直剖面的温度。金属丝的正交调制可利用正交函数(如Walsh函数)等正交矩阵实现，利用其正交、可逆等特性，通过矩阵变换，从而可以得到海洋垂直剖面的温度。 

本发明与现有技术相比的优点在于： 

(1)相对于进口昂贵的海洋温度测量设备，利用金属丝实现对海洋垂直剖面的温度测量，经济性强，更易加工实现。 

(2)该测温方法布设简单灵活，辅助设备需求少，且相对于光纤类温度传感器而言，电子元器件少、可靠性高、可维护性强、系统复杂性低。 

(3)该测温方法可操作性强、便于实施，可广泛应用于各类船载平台。 

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。 

图1是金属丝调制原理图。 

图中R₁、R₂、R₃和R₄分别表示每根金属丝的总电阻值。11、12、......、43、44分别表示不同金属丝的各个截段。每个截段根据正交矩阵元素的不同，具有不同的调制方式。 

具体实施方式

由于某些金属在一定温度条件下，其电阻R与温度t之间为线性函数关系(以下以金属铜为例)，是制作热电阻较理想的材料。如铜电阻在-50℃～150℃(满足海水温度测量范围要求)范围内的电阻温度特性几乎是线性的，其电阻值与温度的线性关系表达式可表示为： 

R_t=R₀(1+at)     (1) 

式中R_t为温度为t℃时的电阻值，R₀为温度为0℃时的电阻值，α为电阻温度系数。因而，将铜丝束放入海水中，根据铜丝不同截段位置的阻值，便可获得不同海水深度下的温度。 

为获得不同海水深度下的温度，将利用正交矩阵对铜丝束中的各铜丝进行调制(以下以Walsh函数为例进行说明)。由Walsh函数所构成的Walsh码矩阵中的元素均为1和-1，且具有正交矩阵的一般性质，Walsh矩阵的产生可根据如下定义生成^[1，2]：