一种往复式海洋微结构剖面仪制造技术

本发明专利技术提供了一种往复式海洋微结构剖面仪。它解决了海洋湍动能耗散率长期连续剖面观测的问题。本发明专利技术包括第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元及中央立架，两个剖面仪子单元一左一右固定在中央立架上，第一剖面仪子单元从上至下依次设置有第一浮力驱动部与第一观测部，第二剖面仪子单元从上至下依次设置有第二浮力驱动部与第二观测部，第一浮力驱动部、第二浮力驱动部均从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，第一观测部、第二观测部均电连接有控制器，控制器电连接驱动泵组件及电磁阀。本发明专利技术能持续检测出海域剖面的湍动能耗散率。

【技术实现步骤摘要】
一种往复式海洋微结构剖面仪
本专利技术属于海洋探测设备
，涉及一种能够进行全方位海洋探测的仪器，特别是一种往复式海洋微结构剖面仪。
技术介绍
人类对海洋的认知和探索最早可以追溯到公元前3世纪，之后相继经历了纯商贸、探险航行，融合科学意味的航行，和基于现代科技的纯科学考察三个过程。海洋学是一门以观测为基础的科学，海洋认识的每一次飞跃无不是建立在新的观测方式和测量仪器的问世基础上。回顾海洋观测史，声学多普勒海流计的问世使得人们掌握了全球大尺度的环流结构，温盐深剖面仪的出现使得人们清楚了整个海洋大尺度的水团形成及转换，各种卫星高度计的发射升空使得人们对海洋中的中小尺度过程，如中尺度涡、内波等在空间结构、时间演变等方面有了初步的认识。海洋学的研究在大尺度及中尺度过程方面已经取得较大进展，而在微尺度方面的科学研究才刚刚开始。近年来，高频采样的剪切、温度、电导率探头相继研制成功，使得针对海洋微尺度的研究拉开帷幕。目前，海洋微结构的测量方式主要有两种:锚系定点测量和船载垂向剖面测量。锚系定点测量只能对海洋某一固定位置特定深度处进行测量，可以获得较好的时间序列观测，无法获得海洋微结构的垂向结构特征。船载垂向剖面测量依靠调查船完成由海表至某一深度处的海洋微结构测量，但无法获得海洋微结构的时间变异特征，且受海况及现场操作复杂等不利因素限制。对于海洋微结构的研究，时间变异和空间结构是刻画其特点的重要参量，基于此，发展同时获得垂向空间结构及时间变化的海洋微结构观测仪器亟待解决。对于海洋微结构的描述或者研究，湍动能耗散率是一个重要的物理量，它表征湍流能量耗散强度。因此，对于它的直接、准确的测量对于研究湍流能量的传递及耗散具有重要意义。近些年，利用高频采样的剪切探头已经能够较准确地测量湍动能耗散率，但是它的应用或者是基于锚系定点测量，或者是船载垂向剖面测量，一直未能实现两者的融合。可见，为了突破海洋微结构观测的此类瓶颈，创新观测方式及平台，实现高频采样的剪切探头在两个平台的有机融合，意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在海域内固定纵穿钢缆，且采用对称稳定结构，还通过剪切探头的直接检测，达到湍动能耗散率的长期连续剖面观测的往复式海洋微结构剖面仪。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现:一种往复式海洋微结构剖面仪，包括第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元及中央立架，两个剖面仪子单元一左一右固定在中央立架上，在中央立架的中轴线上设置有用以供钢缆与中央立架连接的钢缆穿经孔，钢缆通过钢缆穿经孔纵向贯穿于中央立架，中央立架能沿钢缆上、下滑移，在钢缆上设置有用于限制中央立架滑移距离的上限位部与下限位部，第一剖面仪子单元从上至下依次设置有第一浮力驱动部与第一观测部，第一浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，第一观测部电连接有控制器，控制器电连接驱动泵组件及电磁阀；第二剖面仪子单元从上至下依次设置有第二浮力驱动部与第二观测部，第二浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，第二观测部电连接有控制器，控制器电连接驱动泵组件及电磁阀。本往复式海洋微结构剖面仪中，可使钢缆纵穿于任意海域中，且整体剖面仪沿钢缆在水深800m-2500m的范围内作升降移动。通过控制系统控制第一剖面仪子单元及第二剖面仪子单元的下方油囊向上方油囊内输入油量，以使上方油囊的体积增大，从而减小浮漂舱内的密度，驱使剖面仪沿钢缆滑动上升；当控制上方油囊向下方油囊中回流油量时，致使上方油囊的体积变小，从而增大浮漂舱的密度，导致剖面仪沿钢缆滑动下降。在往复式海洋微结构剖面仪的上升下降过程中实现海洋温度、盐度、压力及剖面湍流量等海洋微结构的连续剖面测量。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述第一观测部包括位于第一剖面仪子单元底部的温度探头、剪切探头和深度探头，所述第二观测部包括位于第二剖面仪子单元底部的温盐深仪、海流计和姿态传感器，所述剪切探头用于测量海流的脉动流速以得出湍动能耗散率。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述控制器内设置主控制模块、数据采集模块，所述主控制模块具有若干个信息接收端口，所述温度探头具有普通温度检测模块与快速温度检测模块，所述普通温度检测模块中包括相串接的普通温度传感器、测温电桥及前置放大器，所述快速温度检测模块中包括相串接的快速温度传感器、线性放大器、频率补偿器，由频率补偿器分支连接预加重电路或自适应耦合线性放大器，所述剪切探头具有剪切检测模块，所述剪切检测模块中包括相串接的剪切传感器、高通滤波前置放大器、低通滤波放大器，所述深度探头具有压力检测模块，所述压力检测模块中包括相串接的深度传感器及信号调理器，所述普通温度检测模块、快速温度检测模块、剪切检测模块及压力检测模块均通过数据采集模块连接主控制模块的信息接收端口。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述海流计具有海流感测模块，所述温盐深仪具有温盐感测模块，所述姿态传感器具有姿态传感模块，所述海流感测模块、温盐感测模块及姿态传感模块分别连接主控制模块的信息接收端口。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述控制器内还设置浮力驱动控制模块、时钟模块、存储模块、PC机及电源模块，所述主控制模块与时钟模块、存储模块、PC机、浮力驱动控制模块均形成相互通信联系，所述主控制模块还连接电源模块，所述电源模块连接有电池。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述驱动泵组件包括电机与高压泵，所述高压泵串接在出油管路上，所述电机通过减速器驱动连接高压泵，所述控制器电控连接电机。启动电机并经过减速器对高压泵提供动力源，实现从下方油囊到上方油囊的泵油泵出。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述电磁阀具有两条相并联的通路，一条通路上设置单向阀门，另一条通路上设置流量调节阀门。单向阀门防止液压油从下方油囊经过回油管路流入上方油囊；通过调控流量调节阀门的开启程度，以控制回油流量，进一步控制剖面仪的下降速度。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元的顶端设置阻尼刷，所述阻尼刷具有呈辐射状均匀布设的若干刷片。第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元在海水中作升降运动时，阻尼刷能够起到减阻作用。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述中央立架具有位于中部的柱形架体，所述柱形架体的两侧对称固设若干架套，所述第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元固定于同侧架套中形成竖立装配，所述钢缆穿经孔有若干个，在柱形架体的长度方向上依次排布，各钢缆穿经孔的上下两端内设置周向滑轮，钢缆穿过钢缆穿经孔并与周向滑轮形成滑动连接。在上述的往复式海洋微结构剖面仪中，所述上限位部与下限位部均为限位挡盘，钢缆固定在限位挡盘的中心孔处，所述钢缆设置有塑料表层。钢缆外周包覆的塑料层利于滑移接触，并起到保护钢缆避免侵蚀老化的作用。在上述的往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复式海洋微结构剖面仪，其特征在于，包括第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元及中央立架，两个剖面仪子单元一左一右固定在中央立架上，在中央立架的中轴线上设置有用以供钢缆与中央立架连接的钢缆穿经孔，钢缆通过钢缆穿经孔纵向贯穿于中央立架，中央立架能沿钢缆上、下滑移，在钢缆上设置有用于限制中央立架滑移距离的上限位部与下限位部，所述第一剖面仪子单元从上至下依次设置有第一浮力驱动部与第一观测部，所述第一浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，所述驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，所述电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，所述第一观测部电连接有控制器，所述控制器电连接驱动泵组件及电磁阀；所述第二剖面仪子单元从上至下依次设置有第二浮力驱动部与第二观测部，所述第二浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，所述驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，所述电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，所述第二观测部电连接有控制器，所述控制器电连接驱动泵组件及电磁阀。...

【技术特征摘要】
1.一种往复式海洋微结构剖面仪，其特征在于，包括第一剖面仪子单元、第二剖面仪子单元及中央立架，两个剖面仪子单元一左一右固定在中央立架上，在中央立架的中轴线上设置有用以供钢缆与中央立架连接的钢缆穿经孔，钢缆通过钢缆穿经孔纵向贯穿于中央立架，中央立架能沿钢缆上、下滑移，在钢缆上设置有用于限制中央立架滑移距离的上限位部与下限位部，所述第一剖面仪子单元从上至下依次设置有第一浮力驱动部与第一观测部，所述第一浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，所述驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，所述电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，所述第一观测部电连接有控制器，所述控制器电连接驱动泵组件及电磁阀；所述第二剖面仪子单元从上至下依次设置有第二浮力驱动部与第二观测部，所述第二浮力驱动部从上至下依次设置有浮漂舱、驱动舱与耐压舱，在浮漂舱内设置有上方油囊，在耐压舱内设置有下方油囊，在驱动舱内设置有驱动泵组件及电磁阀，所述驱动泵组件通过出油管路连通上方油囊与下方油囊，所述电磁阀通过回油管路连通上方油囊与下方油囊，所述第二观测部电连接有控制器，所述控制器电连接驱动泵组件及电磁阀。2.根据权利要求1所述的往复式海洋微结构剖面仪，其特征在于，所述第一观测部包括位于第一剖面仪子单元底部的温度探头、剪切探头和深度探头，所述第二观测部包括位于第二剖面仪子单元底部的温盐深仪、海流计和姿态传感器，所述剪切探头用于测量海流的脉动流速以得出湍动能耗散率。3.根据权利要求2所述的往复式海洋微结构剖面仪，其特征在于，所述控制器内设置主控制模块、数据采集模块，所述主控制模块具有若干个信息接收端口，所述温度探头具有普通温度检测模块与快速温度检测模块，所述普通温度检测模块中包括相串接的普通温度传感器、测温电桥及前置放大器，所述快速温度检测模块中包括相串接的快速温度传感器、线性放大器、频率补偿器，由频率补偿器分支连接预加重电路或自适应耦合线性放大器，所述剪切探头具有剪切检测模块，所述剪切检测模块中包括相串接的剪切传感器、高通滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：田纪伟，宋大雷，赵玮，徐铭，杨庆轩，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37