一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，由溫度傳感器（1）、浮標(biāo)（2）、數(shù)據(jù)采集器（3）、計(jì)算機(jī)（4）組成；浮標(biāo)包括浮球，與浮球固定的連接桿、隔熱套、鎖緊箍、配重塊（14）；連接桿接在浮球與配重塊之間；所述溫度傳感器為密封水溫測(cè)量用鉑電阻測(cè)溫傳感器，由隔熱套（5）和鎖緊箍（6）均勻固定到浮標(biāo)下部連接桿（7）上對(duì)應(yīng)水深0～1m深表層水不同的位置，安裝的位置決定測(cè)量水溫的深度，根據(jù)測(cè)量表層水溫深度和梯度的需要最多均勻安裝6個(gè)，鉑電阻測(cè)溫傳感器均設(shè)有連接電纜在浮球上接出，每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)得的表層水溫對(duì)應(yīng)的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道；數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接。
【專利說(shuō)明】一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，可作為海洋或湖泊O~Im表層水溫測(cè)量的實(shí)用裝置，具有防太陽(yáng)輻射、受風(fēng)浪或船體影響小的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)三維測(cè)量表
層水溫。O
【背景技術(shù)】
[0002]表層水溫尤其是海洋表層水溫是研究氣候的一個(gè)重要參數(shù)，它能直接反映全球氣候變化和全球溫度整體分布特征。表層水溫即表面以下Im以內(nèi)水層的溫度。對(duì)于特定海域或湖泊，其水溫的垂直分布主要取決于其表層溫度和地理特征分布。所以，準(zhǔn)確地測(cè)量表層溫度，對(duì)氣候研究具有決定性的意義和廣泛的實(shí)用價(jià)值。表層水溫測(cè)量方法主要有表層水溫表法和顛倒溫度表法，但這兩種方法都是定點(diǎn)不連續(xù)測(cè)量，經(jīng)常需要環(huán)境溫度的修訂，而且測(cè)量結(jié)果易受船體、太陽(yáng)輻射和采水深度不準(zhǔn)確的影響，并且讀數(shù)非實(shí)時(shí)，測(cè)量誤差大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)O~Im表層水溫梯度測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有表層水溫測(cè)量技術(shù)所存在易受船體、太陽(yáng)輻射和采水深度不準(zhǔn)的影響，提供一種具有防輻射、測(cè)量水深和穩(wěn)定性可以調(diào)節(jié)的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是由溫度傳感器1、浮標(biāo)2、數(shù)據(jù)采集器3、計(jì)算機(jī)組成；浮標(biāo)包括浮球、與浮球固定的連接桿7、隔熱套、鎖緊箍、配重塊14 ;連接桿接在浮球與配重塊之間；所述溫度傳感器為密封水溫測(cè)量用鉬電阻測(cè)溫傳感器，由隔熱套5和鎖緊箍6均勻固定到浮標(biāo)下部連接桿7上，并對(duì)應(yīng)水深O~Im深表層水不同的位置，安裝的位置決定測(cè)量水溫的深度，根據(jù)測(cè)量表層水溫深度和梯度的需要最多均勻安裝6個(gè)鉬電阻測(cè)溫傳感器，鉬電阻測(cè)溫傳感器均設(shè)有連接電纜在浮球上接出 ，每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)得的表層水溫對(duì)應(yīng)的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道；數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接。
[0005]所述浮標(biāo)的浮球?yàn)殡p層防輻射罩、罩內(nèi)為高密度耐高壓硬質(zhì)泡沫充填的浮球，每層三個(gè)防輻射罩均罩有浮球。
[0006]上述溫度傳感器由浮球和連接桿承載，配重塊為可調(diào)節(jié)質(zhì)量的配重塊。
[0007]三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)由三-五個(gè)浮標(biāo)構(gòu)成三-五個(gè)表層水溫測(cè)量子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)均測(cè)量O~Im表層水溫；每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)量的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道。
[0008]測(cè)溫傳感器采用鎧裝四線制結(jié)構(gòu)。
[0009]上述溫度傳感器由浮球和連接桿等承載，由浮球和配重塊調(diào)節(jié)測(cè)量深度，由于各個(gè)子系統(tǒng)投放離船體位置不同，使溫度傳感器三維分布于O~Im深的水層中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維測(cè)量表層水溫，并以減小船體或太陽(yáng)輻射的影響。[0010]三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)由三個(gè)表層水溫測(cè)量子系統(tǒng)組成，每個(gè)子都系統(tǒng)測(cè)量O?Im表層水溫，每個(gè)子系統(tǒng)最多可以安裝6個(gè)測(cè)溫傳感器；每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)量的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道。
[0011]配重塊起調(diào)節(jié)測(cè)量深度和穩(wěn)定浮標(biāo)的作用，防止風(fēng)浪干擾。根據(jù)水體密度大小，調(diào)節(jié)配重塊，使浮標(biāo)能夠準(zhǔn)確測(cè)量O?Im深的表層水層。
[0012]設(shè)有拉線串聯(lián)浮標(biāo)，并和電纜一道由浮球串連。防止由于船體晃動(dòng)或波浪作用，產(chǎn)生拉線和電纜對(duì)浮標(biāo)的拖曳現(xiàn)象，使傳感器測(cè)量深度不準(zhǔn)確。
[0013]數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)串口數(shù)據(jù)線發(fā)送給計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器是32通道氣象數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器采集模擬量、數(shù)字量傳感器信號(hào)，有兩路串行通訊口，完成數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸和過(guò)程控制等功能；數(shù)據(jù)采集器通過(guò)一個(gè)單片機(jī)采集模塊對(duì)每一個(gè)溫度測(cè)量傳感器測(cè)量值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)輸出。
[0014]本實(shí)用新型具有的有益效果是:由于采用上述的技術(shù)方案，三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)可在船體周圍實(shí)時(shí)三維測(cè)量表層水溫，有效減小船體、太陽(yáng)輻射和非實(shí)時(shí)性影響，能夠準(zhǔn)確測(cè)量O?Im表層水溫變化梯度，這對(duì)于天氣預(yù)報(bào)、研究和應(yīng)用遙感資料是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，測(cè)量結(jié)果可用于標(biāo)校衛(wèi)星遙感和紅外測(cè)溫儀測(cè)溫的準(zhǔn)確性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)(多浮標(biāo))示意圖；
[0017]圖3是圖1俯視示意圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型的浮標(biāo)剖面示意圖；其中A浮標(biāo)剖面，B、C是圖A中浮標(biāo)剖面的部件放大示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:1_溫度傳感器、2-浮標(biāo)、3-數(shù)據(jù)采集器、4-計(jì)算機(jī)、5-隔熱套、6_鎖緊箍、7-連接桿、8-電纜、9-雙層防輻射罩、10-浮球、11-拉線環(huán)、12-拉線、13-浮球連接桿、14-配重塊、15-穿線孔、16-浮子、17-凹槽，18-水面線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見(jiàn)附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0021]參見(jiàn)附圖1、附圖2，三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)由溫度傳感器1、浮標(biāo)2、數(shù)據(jù)采集器3)、計(jì)算機(jī)4組成。每個(gè)傳感器測(cè)得的表層水溫的電阻值由電纜8傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道；浮標(biāo)包括雙層防輻射罩9、雙層高密度耐高壓硬質(zhì)浮球10、拉線環(huán)11、拉線12、浮球連接桿13、連接桿7、隔熱套5、鎖緊箍6、配重塊14 ;配重塊各件之間采用螺母連接固定；溫度傳感器、防輻射罩、浮球、浮球連接桿、拉線環(huán)、拉線、電纜、連接桿、隔熱套、鎖緊箍、配重塊組成表層水溫測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，由三個(gè)這樣子系統(tǒng)組成三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集器處理各通道傳感器的信號(hào)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)串口數(shù)據(jù)線把各個(gè)通道采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行組包及存儲(chǔ)，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)輸出，每10秒發(fā)送一次電阻值和對(duì)應(yīng)的溫度換算發(fā)送給計(jì)算機(jī)4。
[0022]所述溫度傳感器為密封專用鉬電阻測(cè)溫傳感器，由隔熱套和鎖緊箍固定到連接桿的不同位置，安裝的位置決定測(cè)量水溫的深度，根據(jù)測(cè)量表層水溫深度和梯度的需要最多可以安裝6個(gè)，每個(gè)傳感器測(cè)得的表層水溫的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道；所述浮標(biāo)包括雙層防輻射罩、雙層高密度耐高壓硬質(zhì)浮球，每層三個(gè)浮球、316L不銹鋼材質(zhì)的拉線環(huán)、繩索、316L不銹鋼材質(zhì)的浮球連接桿、316L不銹鋼材質(zhì)連接桿、耐腐蝕尼龍隔熱套、316L不銹鋼材質(zhì)的鎖緊箍、316L不銹鋼材質(zhì)配重塊；防輻射罩頂部留有測(cè)溫傳感器的穿線孔；上述溫度傳感器、防輻射罩、浮球、浮球連接桿、拉線環(huán)、繩索、連接桿、隔熱套、鎖緊箍、配重塊組成表層水溫測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，由三個(gè)這樣子系統(tǒng)組成三維表層水溫測(cè)量系統(tǒng)；上述拉線和電纜串連在浮子上，減小拉線和電纜對(duì)傳感器浮出高度的影響。所述數(shù)據(jù)采集器把各個(gè)通道采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行組包及存儲(chǔ)，每10秒發(fā)送一次電阻值和對(duì)應(yīng)的溫度換算值到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件處理不同通道的原始數(shù)據(jù)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和訂正；原始數(shù)據(jù)和處理后得到各個(gè)通道數(shù)據(jù)分別存在兩個(gè)文件中，計(jì)算機(jī)顯示器可以查看任意溫度傳感器數(shù)值和變化曲線，也可以同時(shí)顯示多個(gè)傳感器數(shù)值和變化曲線。
[0023]浮標(biāo)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為頂部采用雙層浮球結(jié)構(gòu)，利用浮球連接桿加防輻射罩固定浮球，連接桿為1120mm不銹鋼，連接桿固定長(zhǎng)度位置具有凹槽，方便確定傳感器懸掛位置。單個(gè)浮球的直徑為85mm，則浮球體積為0.000267立方米，如果是海水，單個(gè)浮球的浮力約為
2.6牛頓，可帶動(dòng)0.26kg的重物，采用I層3個(gè)浮球，第一層浮球入水三分之二計(jì)算，大約可帶動(dòng)0.533kg的重物漂浮，其中浮標(biāo)部分占據(jù)了一半重量，第二層浮球全部沒(méi)入水中，從而增大了浮力，需要增大配重塊質(zhì)量使第一層浮球入水三分之二，水面達(dá)到水面線的位置，整體設(shè)計(jì)達(dá)到降低浮標(biāo)質(zhì)心的目的，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0024]防輻射罩頂部留有溫度傳感器的穿線孔；采用雙層設(shè)計(jì)，有效減小靠近水表面的溫度傳感器受太陽(yáng)輻射的影響。在無(wú)風(fēng)浪的晴朗的夏天，Im深處的溫度與水表面的溫度就存在相當(dāng)大的偏差。
[0025]配重塊各件之間采用316L不銹鋼螺母連接固定，配重塊起調(diào)節(jié)質(zhì)心和深度作用，使浮標(biāo)垂直向下，整體傾斜角度較小，防止風(fēng)浪干擾。根據(jù)水體密度大小，調(diào)節(jié)配重塊，使浮標(biāo)能夠準(zhǔn)確測(cè)量O?Im深的水層，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量表層水溫梯度變化的目的。
[0026]拉線和電纜由浮子串連，防止由于船體晃動(dòng)或波浪作用，產(chǎn)生拉線和電纜對(duì)浮標(biāo)的拖曳現(xiàn)象，使浮標(biāo)傾斜角度過(guò)大，造成傳感器測(cè)量深度不準(zhǔn)確。
[0027]參見(jiàn)附圖3，防輻射罩9頂部留有傳感器穿線孔15 ;采用雙層設(shè)計(jì)，有效減小靠近水表面的溫度傳感器受太陽(yáng)輻射的影響。尤其在無(wú)風(fēng)浪的晴朗的夏天，太陽(yáng)輻射會(huì)使Im深處的溫度與水表面的溫度就存在相當(dāng)大的偏差。拉線和電纜串連在浮子8上，減小拉線和電纜對(duì)傳感器測(cè)量深度的影響。參見(jiàn)附圖，溫度傳感器I為密封專用PtlOO熱電阻測(cè)溫傳感器，由隔熱套5和鎖緊箍6固定到連接桿7的不同位置，根據(jù)測(cè)量表層水溫深度的需要最多可以安裝6個(gè)。
[0028]參見(jiàn)附圖4，浮標(biāo)2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為頂部采用雙層浮球結(jié)構(gòu)，利用浮球連接桿13加防輻射罩9固定浮球2，連接桿為1120mm不銹鋼，連接桿固定長(zhǎng)度位置具有凹槽，方便確定傳感器懸掛位置。第一層浮球，入水三分之二，第二層浮球全部沒(méi)入水中，從而增大浮力，需要增大配重塊14質(zhì)量，使水面達(dá)到水面線的位置，設(shè)計(jì)達(dá)到降低浮標(biāo)整體質(zhì)心的目的，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。配重塊各件之間采用316L不銹鋼螺母連接固定，配重塊起調(diào)節(jié)質(zhì)心和深度作用，使浮標(biāo)垂直向下，整體傾斜角度較小，防止風(fēng)浪干擾。根據(jù)水體密度大小，調(diào)節(jié)配重塊，使浮標(biāo)能夠準(zhǔn)確測(cè)量O?Im深的水層，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量表層水溫的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是由溫度傳感器(I)、浮標(biāo)(2)、數(shù)據(jù)采集器(3)、計(jì)算機(jī)(4)組成；浮標(biāo)包括浮球、與浮球固定的連接桿(7)、隔熱套、鎖緊箍、配重塊(14);連接桿接在浮球與配重塊之間；所述溫度傳感器為密封水溫測(cè)量用鉬電阻測(cè)溫傳感器，由隔熱套(5)和鎖緊箍(6)均勻固定到浮標(biāo)下部連接桿(7)上，并對(duì)應(yīng)水深O?Im深表層水不同的位置，安裝的位置決定測(cè)量水溫的深度，根據(jù)測(cè)量表層水溫深度和梯度的需要最多均勻安裝6個(gè)鉬電阻測(cè)溫傳感器，鉬電阻測(cè)溫傳感器均設(shè)有連接電纜在浮球上接出，每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)得的表層水溫對(duì)應(yīng)的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道；數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接。
2.由權(quán)利要求1所述的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是所述浮標(biāo)的浮球?yàn)殡p層防輻射罩、罩內(nèi)為高密度耐高壓硬質(zhì)泡沫充填的浮球，每層三個(gè)防輻射罩均罩有浮球。
3.由權(quán)利要求1所述的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是配重塊為可調(diào)節(jié)質(zhì)量的配重塊。
4.由權(quán)利要求1所述的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)由3-5個(gè)浮標(biāo)構(gòu)成3-5個(gè)表層水溫測(cè)量子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)均測(cè)量O?Im表層水溫；每個(gè)測(cè)溫傳感器測(cè)量的電阻值由電纜傳至數(shù)據(jù)采集器的相應(yīng)通道。
5.由權(quán)利要求1所述的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是測(cè)溫傳感器采用鎧裝四線制結(jié)構(gòu)。
6.由權(quán)利要求1所述的三維實(shí)時(shí)表層水溫測(cè)量系統(tǒng)，其特征是設(shè)有拉線與電纜一道串聯(lián)浮標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01K1/14GK203785812SQ201420138796
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】陳文廣, 李偉, 王春寶, 張艷昆, 孫慶國(guó), 程天際, 熊超超, 王朋朋 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63863部隊(duì)