[实用新型]一种河海口水域的平均水温测量装置

说明书

一种河海口水域的平均水温测量装置，涉及河海口水域的水温监测。包括两套声站；声站设有防水机箱、工控计算机、GPS定位装置、发射换能器、功率放大器、接收换能器、前置滤波放大器、数据采集卡和电源等；工控计算机、功率放大器、前置滤波放大器、数据采集卡和电源内置于防水机箱中，工控计算机实现对整个声站的仪器控制、信号收发及数据存储和处理；电源为功率放大器、前置滤波放大器供电；所述数据采集卡、功率放大器和发射换能器依次连接构成声发射部分，数据采集卡、功率放大器和发射换能器依次连接构成声发射部分。能够实现实时、快速、全天候的对河海口大面积水域的平均水温测量，能够有效地克服现有传统单点入侵或原位式测量的缺点。

技术领域

本实用新型涉及河海口水域的水温监测，尤其是涉及应用声学技术实现对河口及沿海近岸的一种河海口水域的平均水温测量装置。

背景技术

河流-近海河口湾区域是人类海洋开发活动最为集中的区域之一，研究其水温度的时空分布及规律，不仅是海洋科学的重要内容，而且对气象、养殖、水声学等学科也有重要的意义。

目前在针对河口区域及近岸的水温监测中主要采用单点入侵式的观测仪器，如温度计、超声测温仪、温盐深仪(CTD)等。此类原位式单点测量方法只能监测探头可探测范围的温度，不能准确反映出长距离、大面积水域(千米量级)的平均水温。且这些仪器采用间歇性的走航式观测，不能快速、实时地实现水温监测，而且实施观测所耗费的人力、物力成本也较高。另外，如上所述水温测量仪器在观测过程中也易受气候、时间、甚至航运等因素的影响，无法实现全天候、全气象条件的连续测量。

声学测量方法是利用声波穿透整个水体区域以获得该区域的平均温流数据(声传播过程受到所在流体状态参数的影响，携带着传播途径上水体的温度信息)，可以克服以上单点或原位式测量缺点，实现对大面积水体高精度、实时的平均水温参数监测。早在上个世纪70年代，已有相关学者采用该技术利用低频声波对大洋的平均温度进行监测；但是只局限于在大尺度条件下应用，而在河流-近海河口区域测量时则存在温度分辨率不足的问题，不能满足生产生活需要。如中国专利CN90101944公开了一种声学测温方法和装置，利用超声脉冲使之在小范围水体内传播，经过多次的反射，测出反射次数所经历的时间并由传播路径计算出声速，得到平均温度。该专利主要适用于小尺度范围测量，在对河口、沿海区域等断面进行测量时有较大的局限性。

发明内容

本实用新型的目的是提供结构简单，安装方便，适用范围广，可在近海、河口等水域进行长时间的一种河海口水域的平均水温测量装置。

本实用新型包括两套相互收发水声信号的声站；所述声站设有防水机箱、工控计算机、GPS定位装置、发射换能器、功率放大器、接收换能器、前置滤波放大器、数据采集卡和电源等；所述工控计算机、功率放大器、前置滤波放大器、数据采集卡和电源内置于防水机箱中，所述工控计算机实现对整个声站的仪器控制、信号收发及数据存储和处理；所述电源为功率放大器、前置滤波放大器供电；所述数据采集卡、功率放大器和发射换能器依次连接构成声发射部分，数据采集卡、功率放大器和发射换能器依次连接构成声发射部分。

所述防水机箱可采用塑料防水机箱，防水机箱的侧面板设有接收换能器接口、发射换能器接口、GPS脉冲信号接口和防水机箱供电接口。

所述GPS定位装置其授时精度可为20ns，单点定位精度可为1m，GPS定位装置实现对两个观测声站的定位和时间同步(生成秒脉冲并触发数据采集卡的工作状态)功能。

所述数据采集卡可至少设有1个模拟输入通道、1个模拟输出通道和一个同步触发通道，数据采集卡的采样精度可为16bit，采样率可＞400kS/s，实现计算机的数字信号与换能器的模拟信号之间的模/数、数/模转换。

所述功率放大器将数据采集卡的模拟信号进行功率放大，并输送至发射换能器，其最高工作功率可达200W。