[发明专利]一种实时化深海逆式回声观测系统

说明书

本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种实时化深海逆式回声观测系统。包括实时化回声观测仪和水面单元；所述实时化回声观测仪包括用于采集声传播时间数据以及将所述声传播时间数据传输至所述水面单元的共享声学换能器、仪器舱、内置于所述仪器舱内部的核心电路板和电池组；所述共享声学换能器置于所述仪器舱的顶部，所述核心电路板和电池组内置于所述仪器舱内部；所述水面单元和所述实时化回声观测仪通过所述共享声学换能器通讯连接，所述水面单元实时接收所述实时化回声观测仪传送的声传播时间数据。该系统能够借助水声通信技术进行声传播时间数据实时化传输；能够实现垂直声波传播时间VATT数据实时化传输。

技术领域

本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种实时化深海逆式回声观测系统，能够实现垂直声波传播时间VATT数据实时化传输。

背景技术

逆式回声仪是一种安装于海底用来测量从海床到海面的垂向声传播时间的仪器。其工作原理是在海底面布置一个换能器并向上发射声波，当发射的声波经海平面反射回接收换能器，二者之间的时间差即为垂直声波传播的时间(Vertical Acoustic TravelTime，以下简称VATT)。观测数据VATT可以待逆式回声仪回收后通过读取存储设备获取，用以监测海洋主温跃层的起伏，并结合压力数据及历史水文数据利用经验公式间接推算出不同深度上的温度、盐度及密度等水体参数的变化。

目前的技术水平在进行深海观测时，无法将观测的科学数据实时传回地面控制中心，需要每年进行深海设备的回收以便获取过去时间段得到的科学数据，耗费大量的人力、物力成本。并且由于深海装备工作周期通常为数年，所观测记录下的海洋环境数据只能在成功回收后获得。数据质量如果出现问题就耗费大量的时间；而且获得的数据不具有实效性，无法获得现场实时海洋环境因素观测数据，更无法根据应急需要远程监测海洋状态。此外，随着预报预测系统对现场观测数据的需求，以及海洋军事研究领域对特定海洋物理参量的实时化需求，现有技术中的深海观测设备已不能满足这些领域的需求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种实时化深海逆式回声观测系统，该系统能够借助水声通信技术进行声传播时间数据实时化传输；首先通过共享声学换能器获取海底至海面的声传播时间，随后借助共享换能器通过水声通信机将声传播时间传输至水面单元，最后借助水面单元的卫星通信系统将数据传输至陆基数据中心，具有观测周期长、安全性高、适合阵列式大范围观测的优点，必将成为近代海洋观测的一个重要手段。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实时化深海逆式回声观测系统，包括实时化回声观测仪和水面单元；

所述实时化回声观测仪包括用于采集声传播时间数据以及将所述声传播时间数据传输至所述水面单元的共享声学换能器；

所述水面单元和所述实时化回声观测仪通过所述共享声学换能器无线通讯连接，所述水面单元实时接收所述实时化回声观测仪传送的声传播时间数据。

进一步地，所述实时化回声观测仪还包括仪器舱、内置于所述仪器舱内部的核心电路板和电池组；所述共享声学换能器置于所述仪器舱的顶部；

所述共享声学换能器和所述核心电路板连接，所述核心电路板包括主控模块、和所述主控模块连接的声波时间采集模块、水声通讯模块、声学换能器驱动模块；所述主控模块上设有与其它模块相连的控制接口、数据接口和RS-232接口，以及用于数据存储的储存卡。

进一步地，共享声学换能器采用中心频率12kHz、频带宽度150Hz、最大工作水深5600米、具有圆锥状波束、开角约40°-120°的深海水声换能器，所述深海水声换能器用于进行声传播时间的采集；

且所述共享声学换能器借助继电器切换换能器使用权，借助所述水声通信模块以300bps-6000bps的速率，在通信距离10公里以内进行高速稳定实时化传输。