專利名稱：船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及海洋測(cè)量儀器裝置，特別是涉及在船舶航行時(shí)測(cè)量海水溫度和鹽 度隨深度變化的儀器裝置。
背景技術(shù)：
海水的溫度和鹽度是海洋最基本的物理參數(shù)，觀測(cè)海水溫度和鹽度隨深度的變 化，可以為海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和艦艇航海保障提供基本的數(shù)據(jù)資料，在海洋科研、海洋開發(fā)以及 軍事上具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。利用調(diào)查船出海進(jìn)行海洋調(diào)查是獲得海水溫度和鹽度剖面數(shù)據(jù)的主要手段之一。 傳統(tǒng)方法是采用船載投放式溫度和鹽度剖面測(cè)量儀的定點(diǎn)觀測(cè)，即在船舶漂泊時(shí)，由船用 絞車將剖面測(cè)量儀吊放在海中，并在海中以均勻穩(wěn)定的速度下放，以完成不同深度的溫度 和鹽度(電導(dǎo)率)的測(cè)量。由于船舶定點(diǎn)觀測(cè)用設(shè)備的體積大，需要船舶漂泊進(jìn)行觀測(cè)，測(cè) 量成本高，而且，觀測(cè)范圍小，獲得的數(shù)據(jù)資料量有限，不能滿足海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和長期 規(guī)律性研究的要求。近年來，又發(fā)展了投棄式溫鹽剖面儀，由發(fā)射槍、甲板數(shù)據(jù)采集單元、測(cè)量探頭和 細(xì)漆包線構(gòu)成。測(cè)量探頭內(nèi)設(shè)置的溫度、鹽度(電導(dǎo)率)傳感器，通過細(xì)漆包線與甲板數(shù)據(jù) 采集單元連接。在船舶走航時(shí)，由人手持發(fā)射槍將測(cè)量探頭投放，發(fā)射槍線筒和探頭繞線同 時(shí)出線，探頭可在投放點(diǎn)做近垂直下降運(yùn)動(dòng)，在探頭下降過程中，自動(dòng)測(cè)量垂直剖面的海水 溫度、鹽度隨深度變化資料數(shù)據(jù)，并通過漆包線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回甲板數(shù)據(jù)采集單元存儲(chǔ)。漆 包線放盡后被繼續(xù)下降的探頭拽斷，探頭隨之丟棄。投棄式剖面測(cè)量系統(tǒng)具有攜帶和使用 方便的優(yōu)點(diǎn)，不受船舶安裝條件的限制，可以在民用志愿船上使用，在船舶航行時(shí)獲得準(zhǔn)實(shí) 時(shí)的海洋溫度和鹽度剖面數(shù)據(jù)。但是，投棄式剖面儀的測(cè)量探頭是一次性設(shè)備，消耗量大， 增加海洋調(diào)查的成本，也不能通過回收探頭復(fù)檢觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量；而且，大量投放并丟棄的 探頭還會(huì)給海洋帶來污染。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中海水溫度和鹽度剖面資料測(cè)量所存在的問題，本實(shí)用新型推出了 一種在船舶航行中使用并可收回探頭的溫度鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)。利用兩端分別繞在絞車卷 筒和測(cè)量探頭上的高強(qiáng)度細(xì)線繩，投放和回收內(nèi)部設(shè)置測(cè)量采集電路的測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)在 船舶航行中獲取海水溫度和鹽度隨深度變化的剖面數(shù)據(jù)資料。本實(shí)用新型所涉及的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量探頭、高強(qiáng)度細(xì) 線繩和絞車。細(xì)線繩的一端繞在測(cè)量探頭上，另一端繞在絞車卷筒上。測(cè)量探頭為圓柱狀結(jié)構(gòu)，由上部的線筒和下部的儀器艙構(gòu)成。線筒和儀器艙由螺 釘上下連接在一起。線筒的外側(cè)纏繞細(xì)線繩，細(xì)線繩的一端頭連接在線筒上端的拉環(huán)上。儀器艙內(nèi)設(shè) 置測(cè)量傳感器、測(cè)量電路板、電池以及配重鉛塊。測(cè)量傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器，傳感器由信號(hào)傳輸線與測(cè)量電路板連接。儀器艙殼體包括上部的電路保護(hù)殼和下部的配重設(shè)置殼。電路保護(hù)殼由上連接件 和下連接件封裝，上連接件和下連接件分別為短圓柱體，與電路保護(hù)殼螺紋聯(lián)接，連接處采 用0型圈密封，使電路保護(hù)殼內(nèi)部形成密封艙。配重設(shè)置殼與下連接件螺紋聯(lián)接，將配重設(shè) 置殼與電路保護(hù)殼固定連接一起。電路保護(hù)殼內(nèi)固定設(shè)置測(cè)量電路板、電池以及壓力傳感器，測(cè)量電路板固定在下 連接件上，電池通過附件固定在測(cè)量電路板的上端，為測(cè)量電路供電。壓力傳感器固定在下 連接件上，采用壓阻式傳感器，通過下連接件上的旁側(cè)小孔與外部相通，以便使壓力傳感器 的測(cè)量端可以感應(yīng)測(cè)量探頭外部的海水壓力。壓力傳感器由信號(hào)傳輸線與測(cè)量電路板連 接，測(cè)量電路板與固定在上連接件上的水密插座用電纜連接。配重設(shè)置殼內(nèi)上部裝有配重鉛塊，下部安裝溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器。配重鉛 塊起到匹配探頭重量以及調(diào)節(jié)重心與浮心相對(duì)位置的作用，以便設(shè)計(jì)探頭在海水中的下降 速度。溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器設(shè)置在配重設(shè)置殼內(nèi)的傳感器座上，溫度傳感器采用快 速響應(yīng)熱敏電阻傳感器，電導(dǎo)率傳感器采用具有開放式電導(dǎo)池的四電極電導(dǎo)率傳感器。溫 度傳感器和電導(dǎo)率傳感器用螺紋聯(lián)接方式固定安裝在傳感器座上，傳感器的信號(hào)傳輸線穿 過配重鉛塊和下連接件的中心孔連接到測(cè)量電路板上。配重設(shè)置殼下端裝有導(dǎo)流罩，使測(cè)量探頭前端具有流線型，起到降低探頭水阻力 的作用。導(dǎo)流罩前端中部開有圓孔，側(cè)面有兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)面長孔。側(cè)面長孔設(shè)置在溫度傳 感器和電導(dǎo)率傳感器的兩側(cè)。測(cè)量探頭在海中下降時(shí)，海水從導(dǎo)流罩前端圓孔流進(jìn)，流過溫 度傳感器和電導(dǎo)率傳感器后，從兩個(gè)側(cè)面長孔流出。測(cè)量探頭由絞車通過繞在卷筒上的細(xì)線繩投放海水中。絞車為設(shè)置在甲板上的小 型電動(dòng)絞車，卷筒和電機(jī)間裝有離合器，投放探頭時(shí)離合器打開，卷筒處于自由輪狀態(tài)，回 收探頭時(shí)離合器合上，卷筒收線將測(cè)量探頭收回。利用本實(shí)用新型進(jìn)行海上測(cè)量時(shí)，在航速為6kn 12kn的航行船舶的船艉上將 測(cè)量探頭垂直投放海中，線繩在海水阻力的作用下，分別從絞車卷筒和測(cè)量探頭上同時(shí)快 速抽出，補(bǔ)償船舶航行的距離和測(cè)量探頭下降的深度，使測(cè)量探頭在投放點(diǎn)做近垂直快速 下降運(yùn)動(dòng)。在測(cè)量探頭快速垂直下降時(shí)，傳感器自動(dòng)測(cè)量海水剖面的溫度、電導(dǎo)率和壓力信 號(hào)，由測(cè)量電路板的測(cè)量電路采集、轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)資料。當(dāng)測(cè)量探頭下降到預(yù)定的深度 后，由絞車將其收回。在船上將測(cè)量探頭的儀器艙和線筒分開，再將儀器艙水密插座與船上 計(jì)算機(jī)連接，使測(cè)量電路采集存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)回放至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。然后，用繞線 機(jī)快速將探頭線筒重新繞好線繩，并將儀器艙和線筒重新裝配到一起，準(zhǔn)備再次投放。本實(shí)用新型測(cè)量探頭在海水中的下降速度為4m/s，單個(gè)剖面測(cè)量過程大約耗時(shí) 45min，連續(xù)投放可以獲得沿船舶航線的準(zhǔn)實(shí)時(shí)海洋溫度和鹽度斷面數(shù)據(jù)，其測(cè)量范圍和精 度為溫度 _5 35 士0. 01°C，電導(dǎo)率 0 70 士 0. 06mS/cm，壓力 0 6MPa士0. 1% FS。本實(shí)用新型所涉及的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)可在民用志愿船、調(diào)查船 和軍艦上安裝使用，基本不受安裝條件限制，探頭可收回，可以顯著降低海洋斷面調(diào)查的成 本，通過對(duì)探頭進(jìn)行復(fù)檢，能保證獲得數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
圖1是本實(shí)用新型進(jìn)行海上測(cè)量的狀態(tài)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的測(cè)量探頭外形結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型測(cè)量探頭儀器艙的剖視圖。圖中標(biāo)記說明1.絞車2.細(xì)線繩[0022]3.測(cè)量探頭4.拉環(huán)[0023]5.線筒6.儀器艙[0024]7.上連接件8.電池[0025]9.電路保護(hù)殼10下連接件[0026]11配重設(shè)置殼12傳感器座[0027]13導(dǎo)流罩14圓孔[0028]15水密插座16測(cè)量電路板[0029]17壓力傳感器18旁側(cè)小孔[0030]19配重鉛塊20溫度傳感器[0031]21側(cè)面長孔22電導(dǎo)率傳感器
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖2顯示本實(shí)用新型的測(cè)量探頭的外形結(jié) 構(gòu)，圖3顯示測(cè)量探頭儀器艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖所示，本實(shí)用新型所涉及的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量探頭 3、高強(qiáng)度細(xì)線繩2和絞車1。細(xì)線繩2的一端繞在測(cè)量探頭3上，另一端繞在絞車1的卷筒 上，絞車卷筒直徑為80mm。測(cè)量探頭3為圓柱狀結(jié)構(gòu)，由上部的線筒5和下部的儀器艙6構(gòu)成。線筒5和儀 器艙6由螺釘上下連接在一起。測(cè)量探頭3長1100mm，最大直徑①65mm，重5. 5kg。線筒5的外側(cè)纏繞細(xì)線繩2，細(xì)線繩2的一端頭連接在線筒上端的拉環(huán)4上。儀器 艙6內(nèi)設(shè)置測(cè)量傳感器、測(cè)量電路板16、電池8以及配重鉛塊19。儀器艙殼體包括上部的電路保護(hù)殼9和下部的配重設(shè)置殼11。電路保護(hù)殼9由上 連接件7和下連接件10封裝，上連接件7和下連接件10分別為短圓柱體，與電路保護(hù)殼9 螺紋聯(lián)接，連接處采用0型圈密封，使電路保護(hù)殼9內(nèi)部形成密封艙。配重設(shè)置殼11與下 連接件10螺紋聯(lián)接，將配重設(shè)置殼11與電路保護(hù)殼9固定連接一起。電路保護(hù)殼9內(nèi)固定設(shè)置測(cè)量電路板16、電池8以及壓力傳感器17，測(cè)量電路板 16固定在下連接件10上，電池8固定在測(cè)量電路板16的上端。壓力傳感器17固定在下連 接件10上，采用壓阻式傳感器，壓力傳感器17通過下連接件10上的旁側(cè)小孔18與外部相 通，以便使壓力傳感器17的測(cè)量端可以感應(yīng)測(cè)量探頭3外部的海水壓力。壓力傳感器17 由信號(hào)傳輸線與測(cè)量電路板16連接，測(cè)量電路板16與固定在上連接件7上的水密插座15 用電纜連接。配重設(shè)置殼11內(nèi)上部裝有配重鉛塊19，下部安裝溫度傳感器20和電導(dǎo)率傳感器 22。配重鉛塊19起到匹配探頭重量以及調(diào)節(jié)重心與浮心相對(duì)位置的作用，用于設(shè)計(jì)測(cè)量探頭3在海水中的下降速度。溫度傳感器20和電導(dǎo)率傳感器22設(shè)置在配重設(shè)置殼11內(nèi)的 傳感器座12上，溫度傳感器20采用快速響應(yīng)熱敏電阻傳感器，電導(dǎo)率傳感器22采用具有 開放式電導(dǎo)池的四電極電導(dǎo)率傳感器。溫度傳感器20和電導(dǎo)率傳感器22用螺紋聯(lián)接方式 固定安裝在傳感器座12上，傳感器的信號(hào)傳輸線穿過配重鉛塊19和下連接件10的中心孔 連接到測(cè)量電路板16上。 配重設(shè)置殼11下端裝有導(dǎo)流罩13，使測(cè)量探頭3前端具有流線型，起到降低探頭 水阻力的作用。導(dǎo)流罩13前端中部開有圓孔14，側(cè)面有兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)面長孔21，側(cè)面長孔 設(shè)置在溫度傳感器20和電導(dǎo)率傳感器22的兩側(cè)。圓孔14的直徑為0 20mm，側(cè)面長孔21 的大小為15mmX20mm。
權(quán)利要求一種船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括測(cè)量探頭、高強(qiáng)度細(xì)線繩和絞車，細(xì)線繩的一端繞在測(cè)量探頭上，另一端繞在絞車的卷筒上；測(cè)量探頭為圓柱狀結(jié)構(gòu)，由上部的線筒和下部的儀器艙構(gòu)成，線筒和儀器艙由螺釘上下連接在一起；儀器艙內(nèi)設(shè)置測(cè)量傳感器、測(cè)量電路板、電池以及配重鉛塊，測(cè)量傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器，測(cè)量傳感器由信號(hào)傳輸線與測(cè)量電路板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，測(cè)量探頭 線筒的外側(cè)纏繞細(xì)線繩，細(xì)線繩的一端頭連接在線筒上端的拉環(huán)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，儀器艙殼 體包括上部的電路保護(hù)殼和下部的配重設(shè)置殼，電路保護(hù)殼由上連接件和下連接件封裝， 上連接件和下連接件分別為短圓柱體，與電路保護(hù)殼螺紋聯(lián)接，連接處采用0型圈密封；配 重設(shè)置殼與下連接件螺紋聯(lián)接，將配重設(shè)置殼與電路保護(hù)殼固定連接一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，電路保護(hù) 殼內(nèi)固定設(shè)置測(cè)量電路板、電池以及壓力傳感器，測(cè)量電路板固定在下連接件上，電池固定 在測(cè)量電路板的上端，壓力傳感器固定在下連接件上，壓力傳感器通過下連接件上的旁側(cè) 小孔與外部相通；測(cè)量電路板與固定在上連接件上的水密插座用電纜連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，配重設(shè)置 殼內(nèi)上部裝有配重鉛塊，下部安裝溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器，溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感 器用螺紋聯(lián)接方式固定安裝在傳感器座上，傳感器的信號(hào)傳輸線穿過配重鉛塊和下連接件 的中心孔連接到測(cè)量電路板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，配重設(shè)置 殼下端裝有導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩前端中部開有圓孔(14)，側(cè)面有兩個(gè)對(duì)稱的側(cè)面長孔(21)，側(cè) 面長孔(21)設(shè)置在溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器的兩側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型所涉及的船舶走航溫度和鹽度剖面測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量探頭、高強(qiáng)度細(xì)線繩和絞車。細(xì)線繩的一端繞在測(cè)量探頭上，另一端繞在絞車卷筒上。圓柱狀結(jié)構(gòu)的測(cè)量探頭由上部的線筒和下部的儀器艙構(gòu)成。儀器艙內(nèi)設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、測(cè)量電路板以及配重鉛塊。儀器艙下端裝有導(dǎo)流罩，使測(cè)量探頭前端具有流線型，起到降低探頭水阻力的作用。測(cè)量探頭在航速為6kn～12kn的船艉上由絞車將測(cè)量探頭垂直投放海中，自動(dòng)測(cè)量海水剖面的溫度、電導(dǎo)率和壓力信號(hào)。本實(shí)用新型可在民用志愿船、調(diào)查船和軍艦上安裝使用，可以顯著降低海洋斷面調(diào)查的成本，通過對(duì)探頭進(jìn)行復(fù)檢，能保證獲得數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01K7/22GK201583364SQ200920251819
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者蘭卉, 劉佳佳, 劉寧, 張翼飛, 成方林, 李勇, 李暉, 王強(qiáng), 田雨, 董濤, 鄒強(qiáng), 門雅斌 申請(qǐng)人:國家海洋技術(shù)中心