[发明专利]基于MEMS技术的全海深湍流混合矩阵型剖面观测系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋湍流观测技术，具体是一种基于MEMS技术的全海深湍流混合矩阵型剖面观测系统。

背景技术

深海大洋占据全球海洋92.4%面积，蕴含着丰富的资源并具有重要的战略地位。探索深海大洋是人类可持续发展的重要挑战之一，是全球环境与气候变化科学研究的重要组成部分，是自然科学基础研究的重要领域。深海大洋存在众多物理现象，从深海大洋中尺度涡旋，海盆尺度的西边界流，到全球尺度的大洋热量传送带等不同尺度过程。这些不同尺度的动力过程之间发生复杂的过程耦合和能量级串，直接决定了深海的能量与物质输送过程，而影响不同尺度间能量级串的关键就是海洋湍流混合。海洋湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动，水体中任意点的运动速度的大小和方向都紊乱变动。只有获取高分辨多点的矢量演化信息才能深入研究海洋湍流的形成和混合过程。海洋湍流还具有随机性、耗散性、三维矢量性。

目前，海洋湍流混合观测研究面临着巨大的挑战：现有的海洋湍流观测主要集中于500米以上的上层海域，缺乏对南海等关键海域的全海深（由于我国近海最大海深小于6000米，全海深一般指最大工作深度6000米）观测技术；仅表征湍流在未知水平扩展度、未知演化阶段的单垂线通路特征，缺乏时空同步化的湍流垂向混合和随机间歇参数获取能力；受限于湍流传感手段，缺乏矢量性、高分辨率的二维湍流相干结构和能谱表征，对深海湍流混合的驱动机制目前尚无完善的理论，难于满足对一些科学问题开展深入研究的需要。因此，有必要发明一种全新的海洋湍流观测系统，以解决现有海洋湍流观测技术无法实现全海深同步多采样点立体观测的问题。

发明内容

本发明为了解决现有海洋湍流观测技术无法实现全海深同步多采样点立体观测的问题，提供了一种基于MEMS技术的全海深湍流混合矩阵型剖面观测系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：

基于MEMS技术的全海深湍流混合矩阵型剖面观测系统，包括母弹观测系统和子弹观测系统；

所述母弹观测系统包括母弹壳体、母弹整流罩、提拉锁、姿态稳定束、通信模块、母弹传感模块、母弹运行监测模块、母弹数据存储模块、母弹微控单元、母弹电池、母弹电磁抛载机构、母弹配重、水深监测模块、机械臂；

母弹壳体采用圆筒状结构；母弹壳体的上端设有端壁，下端设有敞口；母弹壳体的内腔设有隔板，该隔板将母弹壳体的内腔分隔为上腔室和下腔室；母弹整流罩封盖于母弹壳体的下端敞口；提拉锁固定于母弹壳体的上端端壁；姿态稳定束的数目为四个；四个姿态稳定束均固定于母弹壳体的外侧壁上部，且四个姿态稳定束围绕母弹壳体的轴线等距排列；通信模块、母弹传感模块、母弹运行监测模块、母弹数据存储模块、母弹微控单元、母弹电池、母弹电磁抛载机构均固定于母弹壳体的上腔室；通信模块的信号端、母弹传感模块的敏感端均穿过母弹壳体的上端端壁伸至母弹壳体的外部；母弹配重贯穿嵌设于母弹壳体的上腔室侧壁，且母弹配重可脱离地固定于母弹电磁抛载机构的活动端；水深监测模块固定于母弹壳体的下腔室，且水深监测模块的敏感端穿过母弹整流罩伸至母弹壳体的外部；机械臂的数目为四个；四个机械臂均固定于母弹壳体的下腔室，且四个机械臂围绕母弹壳体的轴线等距排列；通信模块的信号端、母弹传感模块的信号端、母弹运行监测模块的信号端、母弹数据存储模块的信号端、母弹电磁抛载机构的信号端、水深监测模块的信号端、机械臂的信号端均与母弹微控单元的信号端连接；母弹电池的供电端分别与通信模块的电源端、母弹传感模块的电源端、母弹运行监测模块的电源端、母弹数据存储模块的电源端、母弹微控单元的电源端、母弹电磁抛载机构的电源端、水深监测模块的电源端、机械臂的电源端连接；

所述子弹观测系统包括子弹壳体、子弹整流罩、导航定位模块、子弹传感模块、子弹运行监测模块、子弹数据存储模块、子弹微控单元、子弹电池、电源管理模块、能量采集模块、子弹电磁抛载机构、子弹配重；