[发明专利]上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪及测量方法

说明书

本发明公开一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪及测量方法，该剖面仪包括仪器仓，仪器仓的上下两端分别安装有传感器组和释放机构，传感器组的外围设置有保护罩，仪器仓的周侧安装有环形的阻尼刷，仪器仓通过释放机构与沉耦架固定连接，仪器仓的下部设置有支架，支架可分离地固定在沉耦架的上端面。本发明的有益效果是：通过设置释放机构以及可抛弃的沉耦架，能够在无缆绳干扰的前提下进行可追踪的上浮式全水深湍流剖面观测。

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，尤其涉及一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪及测量方法。

背景技术

海洋湍流混合是维持海洋环流，调控海洋中物质与能量输运的基本物理过程，同时影响营养盐、溶解氧和泥沙等要素分布，改变渔业、生态和沉积物环境。海洋湍流混合的特征量，如湍动能耗散率和湍流热耗散率等，主要是通过自由下落或上浮式的微结构剖面仪现场观测来实现。

传统的海洋湍流混合观测仪器多数带缆式自由下落的剖面观测仪，下放时缆绳保持松弛，如湍流海洋微结构观测仪(TurboMap)，湍流微结构剖面仪(MSS)，垂向微结构剖面仪(VMP)等。其主要缺陷是：(1)需要通过通讯脐带缆与母船甲板单元相连，仪器无法实现真正的自由下落，缆绳在水中的运动对湍流信号的测量带来较大影响，且带缆作业难以实现深海观测；(2)由于海表母船的影响，无法开展近海表自然状态下水体的湍流观测。

还有一类无缆下放式的海洋湍流混合观测仪器，如消耗型微结构剖面仪(XMP)，可抛弃式湍流混合观测仪(如ZL201610888759.7)等。此类仪器解决了缆绳影响问题，使仪器实现真正的自由下落观测，可实现深海及近海底观测。但存在的缺陷是：(1)无法控制或知道它何时上浮，水下状态不可知，存在极大的盲目性，回收风险大，消耗船时长；(2)若开展海底边界层观测，仪器触底损坏传感器，且需要抛载掉整个传感器模块以减少重量使其上浮，观测成本昂贵；(3)由于海表母船的影响，无法开展近海表自然状态下水体的湍流观测。

爱尔兰国立大学最近研制一类新型的无缆上浮式的海洋湍流混合观测仪——海气相互作用观测剖面仪(ASIP)。此仪器由底部电动马达驱动下沉后再自由上浮观测，可实现近海表水体的湍流观测。此仪器存在的缺陷是：(1)观测深度浅(100m)，无法开展深海观测；(2)为自动工作模式，无法控制其下沉与上浮时间，回收风险大。

综上，现有的剖面仪均无法在摆脱缆绳的前提下进行可追踪的能够覆盖全水深不同层位的湍流剖面观测。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪及测量方法，主要解决现有的剖面仪均无法在摆脱缆绳的前提下进行可追踪的全水深湍流剖面观测的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提出一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪，包括仪器仓，所述仪器仓的上下两端分别安装有传感器组和释放机构，所述传感器组的外围设置有保护罩，所述仪器仓的周侧安装有环形的阻尼刷，所述仪器仓通过所述释放机构与沉耦架固定连接，所述仪器仓的下部设置有支架，所述支架可分离地固定在所述沉耦架的上端面。

在一些实施方式中，所述释放机构包括安装在所述仪器仓下端的固定件，所述固定件上分别安装有固定臂以及活动臂，所述活动臂上安装有用于与所述沉耦架进行可分离固定的挂钩，所述固定臂和所述活动臂之间通过熔断丝进行固定。

在一些实施方式中，所述沉耦架包括两个交叉设置的沉耦臂，所述沉耦臂的交叉点上表面设置有用于与所述挂钩配合的挂环。

在一些实施方式中，两个所述沉耦臂的端部均设置有呈空心圆柱结构的导流筒，且所述导流筒的轴心垂直于所述沉耦臂所处于的平面。

在一些实施方式中，所述沉耦臂上还设置有用于固定所述支架的凹槽。

在一些实施方式中，所述传感器组和所述仪器仓通过柔性减震耦合架连接。