[发明专利]一种极地海冰冰裂缝宽度自动化测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种极地海冰冰裂缝宽度测量装置，其特征在于整套装置主要由电容式冰裂缝检测传感器（1）、固定弹簧支架（2）、测量仪表（3）、紧固件（4）、蓄电池（5）、天线（6）和电源导线（7）组成，其中电容式冰裂缝检测传感器(1)是由三个电容式冰厚测量传感器构成一个三棱锥体型的主体，每个电容式冰厚测量传感器的长度根据冰裂缝的初始宽度来选择在1-2米之间，该传感器内部均匀设置有电容电极板(15)，连接导线(16)，每根传感器内部还设置有非金属玻璃棒，用于加固传感器，然后用绝缘环氧树脂材料(17)将上述材料密封在一根棒子内；固定弹簧支架（2）是三个直径为5cm的硬质钢性弹簧首尾焊接在一起构成一个正三角形平面支架，三个角上分别固定每个电容式冰厚测量传感器的一端，其作用是一方面起到对每根电容式冰厚测量传感器的固定作用，另一个作用是当三棱锥型电容式冰裂缝检测传感器（1）整体受到海冰挤压时，弹簧的弹性可以起到保护传感器的作用；测量仪表（3）主要由微处理器（8）、运算器(9)、控制器(10)、GPS定位模块(11)、存储器(12)、铱星通讯模块（13）、电容式冰裂缝检测传感器14组成，微处理器（8）是测量仪表的核心，它控制电容式冰裂缝检测传感器（1）并读取其测量数据，它还对存储器、GPS控制定位模块、铱星通讯模块进行控制，存储器主要作用是存储电容式冰裂缝检测传感器的数据，GPS定位模块（11）主要作用是对整套测量装置的安装地点以及随着海冰漂移后的位置进行定位，铱星通讯模块（13）与控制器（10）相连，作用是把检测传感器测量到的冰裂缝数据以及GPS定位数据通过卫星传输到国内的监测中心；紧固件（4）是一块直径10cm长度5cm重6公斤的不锈钢质圆柱体，该圆柱体的上表面上设置三个紧固电容式冰厚传感器的接头，将三个电容式冰厚传感器的另一端紧固在一起，该紧固件（4）的另一个作用是，其重力的作用使得整套三棱锥型的检测传感器与冰面保持垂直直立；蓄电池（5）是采用在低温-40℃下为整个测量装置正常工作供电400多天的低温铅酸电池，12V电压，30AH，且该电池用环氧树脂进行密封，保持电池干燥；天线（6）是采用BDS9602 铱星自备的GPS天线和数据传输天线；电源导线（7）是采用三芯塑料外皮导线。

2.按照权利要求1所述一种极地海冰冰裂缝宽度测量装置，其特征在于是所述的电容式冰裂缝检测传感器（1）不但能进行冰厚测量，还能进行水位的测量。

3.按照权利要求1所述一种极地海冰冰裂缝宽度测量装置，其特征在于是所述的微处理器(8)和存储器(12)、GPS定位模块(11)、铱星通讯模块(13)是集成到一个电路板上，并用一个金属外壳封装，构成测量仪表。

4.权利要求1所述一种极地海冰冰裂缝宽度自动化测量装置的测量方法，其特征在于由于冰裂缝间充满海水，所以该方法是一种主要通过测量海水淹没每个电容式冰厚传感器的深度，来计算出海冰冰裂缝的宽度的方法，其具体测量步骤如下：

步骤一：利用电容式冰裂缝检测传感器测量得到每根冰厚测量传感器被海水淹没的高度H；

步骤二：应用微处理器，计算冰裂缝宽度L，利用公式 ，得到冰裂缝宽度L；

步骤三：定时重复步骤一和步骤二，得到每次的测量计算结果L1，L2，L3……；

步骤四：应用微处理器对定时测量计算得到的结果进行存储；

步骤五：应用铱星无线通讯模块，定期将存储的数据结果和GPS的位置信息发送到国内岸基接收器或船载接收器。

5.按照权利要求4所述一种极地海冰冰裂缝宽度测量装置的测量方法，其特征在于是所述的步骤二中，公式中的为三根电容式冰厚测量传感器两两之间的夹角。