[发明专利]一种基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪

说明书

本发明公开了一种基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪，是一种使用矢量传感器作为监测仪器且漂浮在水体中，实现海洋内波精确监测并及时传输数据的海洋内波监测仪器。本发明包括：铱星通讯模块，数据处理及储存模块，矢量传感器，电源模块和浮力控制仓。仪器通过调整浮力控制仓中的浮力皮囊大小漂浮至待测水深水体中，跟随内波运动进行四通道多分量数据采集，到达设定时间段后，浮力控制仓调整浮力皮囊大小浮出海面，通过铱星通讯模块传输采集数据及仪器坐标，然后沉入水体中进行下一时间段监测，直至回收。本发明布放回收简单，监测结果可靠。

技术领域

本发明属于海洋内波监测技术领域，具体涉及一种使用矢量传感器作为监测仪器且漂浮在水体中，实现海洋内波多分量监测并及时传输数据的海洋内波监测仪器。

背景技术

内波是指发生在密度稳定层化的水体内部，波动频率介于惯性频率和浮力频率之间的波动。海洋内波可以与其他大、中尺度运动过程及不同尺度内波间产生非线性作用，使波形更加陡峭，产生内孤立波，引起强烈的辐聚辐散。海洋内波生成的内波混合对于海洋中的质量、动量、能量输送及全球气候变化，海洋工程发展以及军事方面起着重要的作用。

由于海洋内波随时间和空间而随机地变化，传统的锚系观测链，需要在观测链上放置多个温度传感器或流速计，成本高且无法大范围对内波进行观测。吴旌等人的专利（申请号200710187340.X）采用锚系水中可升降漂浮平台实现内波测量，仍只能测量固定点的内波参数。叶瑛等人的专利（申请号201210245017.4）采用浮球式振动波传感器实现内波的监测，但是其传感器需要固定在海底，无法实现动态监测。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述监测困难提供一种基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪，实现海洋内波多分量监测并及时传输数据，本发明海上布放和回收方便，并且可以重复投放使用。

基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪包括铱星通讯模块，参数设置水密接口，数据处理及储存模块，矢量传感器，电池组和浮力控制仓，储存介质存放口和数据处理及储存模块相连，数据处理及储存模块，矢量传感器，电池组和浮力控制仓均用玻璃钢进行密封隔离，矢量传感器玻璃钢壁上有进水孔若干，使其中充满海水，矢量传感器通过与海水共振进行四通道多分量内波监测，矢量传感器通过水密电缆与数据处理及储存模块连接，电池组通过水密数据处理及储存模块和浮力控制仓相连实现供电。

浮力控制仓根据水体的比重调整浮力，调整方式是通过往浮力控制仓加注硅油实现，浮力控制仓包括硅油仓和油囊仓，硅油仓和油囊仓密封隔离，通过水密输油管相连，浮力控制仓通过压力传感器传递信号给数据处理及储存模块，由数据处理及储存模块控制电动油泵调整油囊仓调整浮力，油囊仓对浮力皮囊起保护作用。

基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪使用水深0-500m，测量仪器到海面的距离。

基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪的使用方法是：布放前通过参数设置水密接口初始化数据处理及储存模块，设置监测时间，根据所需要测量的水体调节浮力控制仓的浮力皮囊调整仪器的浮力，仪器垂直放入水中自动到达设定水深后，浮力控制仓中压力传感器实时检测水压大小，通过电动油泵不断调整浮力皮囊的大小，调整至设定浮力大小，使仪器稳定漂浮于水体中，随着海流上下起伏通过矢量传感器记录四通道多分量数据并将数据传递于数据处理及储存模块，仪器到达预定检测时间间隔后，仪器停止数据记录，并通过电动油泵将硅油储存仓中硅油压入浮力皮囊中产生浮力使仪器上浮至海面，数据和仪器所在地理位置经过铱星通信模块发送至地面或船面控制站，确认数据传递完成后，清空存储介质中的数据，再次调整浮力控制仓浮力沉入待测水体进行下一个时间段的内波监测，待仪器到达设定监测总时间时，仪器通过调整浮力控制仓浮力完成上浮，并通过铱星通信模块发送数据和仪器所在地理位置，以待回收。基于矢量传感器的漂浮式海洋内波监测仪可用于内波多分量监测和研究、海洋湍流和其他海洋状态多分量中长期监测和研究。

本发明使用矢量传感器对内波进行多分量中长期监测，并通过浮力控制仓漂浮于待测水体中，监测数据可靠，布放回收便利。