[发明专利]一种船载测量海洋内孤立波振幅的装置与方法

说明书

本发明公开了一种船载测量海洋内孤立波振幅的装置与方法，投放后的铠装光纤缆由于浪流作用会倾斜、弯曲，所测温度对应的位置并不是相应的深度，需要确定深度和铠装光纤缆的缆长的函数关系；利用定标温深仪的下降剖面和上升剖面温度及深度数据结合光纤在测量过程的剖面温度值进行深度和缆长的非线性函数关系拟合，利用拟合方程确定铠装光纤缆所测温度和深度的对应关系；由于在测量过程中铠装光纤缆还会上下漂移，利用铠装光纤缆测量温度过程中的定标温深仪数据再进行逐点对测量拟合方程的深度修正；当海洋内孤立波到来时，会使剖面温度变化，利用经过修正后的长时间序列剖面温度数据即可获得内孤立波的振幅。

技术领域

本发明涉及一种船载测量海洋内孤立波振幅的装置与方法，属于海洋动力监测技术领域。

背景技术

海洋内孤立波是分层海洋内部生成并传播的波动，是一种中尺度海洋动力现象，具有随机性。一般发生在水下数十米甚至数百米处，目前观测到的最大振幅达240米，海洋内孤立波的传播伴随着较强的速度切变和较大的起伏。海洋内孤立波的存在威胁着水下潜艇的航行安全；也影响海上石油平台的作业；还使得海洋中传播的声波产成起伏，从而降低了声呐的使用效能。因此，对海洋内孤立波的探测，特别是对其振幅的准确测量，在国防建设、海洋工程、海洋科学方面都具有重要的意义。

内孤立波在传播过程中会引起海水垂向温度的连续变化，因此，通过观测垂向剖面温度变化进而测量内孤立波振幅是常用的手段。

目前，较多采用的是温度链和CTD混合连接方式，一般在垂向绳缆上数十米甚至更长间隔绑定温度计和CTD，通过浮标或潜标布放。所用温度链及CTD均是电学传感器，具有造价高、体积大，电磁干扰大、布放难度大、数量少等缺点，尤其需要定期更换电池及数据获取繁琐等问题。因此这种手段探测垂向温度的空间分辨率受到限制，导致内孤立波振幅测量精度低。

与电学传感器相比，光纤传感具有成本低、体积小、质量轻、抗电磁干扰等优点，近年来已逐渐成为海洋调查技术的研究热点。目前在海水剖面温度探测方面见到公开报道的有多个光纤光栅串联的“光纤CTD”、投弃式光纤温深仪以及上百个光栅级联的拖曳式温度链。但光纤光栅技术用于海洋还存在诸多不足，比如，由于是“点”传感器，导致空间分辨率受限，对封装要求较高，使得抗击复杂海况能力较弱。基于受激拉曼散射效应研制的分布式光纤测温技术，克服了光栅光纤传感器的不足，极大地提高了空间分辨率。目前，分布式光纤测温技术主要用于矿井、石油管道及建筑物等安全防火的温度预警，还没有见到用于海洋的报道，尤其是用于海洋内孤立波的观测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种基于拉曼散射分布式光纤船载测量海洋内孤立波振幅的装置与方法，克服了目前海洋内孤立波振幅观测精度不足、测量设备造价高昂和布放难度大等技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先提供一种船载测量海洋内孤立波振幅的装置，包括电动绞车、铠装光纤缆、信号发射接收系统、线轮控制系统、排缆系统、计米系统、光纤缆支架、投放系统和测量系统，其特征在于：

所述的电动绞车，通过底盘固定螺丝固定在船的甲板上，电动绞车配设有线轮；

所述的信号发射接收系统，包括信号发射接收机和监控电脑：所述的信号发射接收机通过光纤缆与铠装光纤缆相连接，所述的监控电脑通过数据线与信号发射接收机相连接；

所述的线轮控制系统，包括线轮电机和绞车遥控器：线轮电机安装在线轮的一端从而带动线轮旋转，绞车遥控器能够远程遥控控制线轮电机的启动及投放时正转和回收时反转；

所述的排缆系统，主体为电动排缆丝杆，通过支撑固定装置固定在电动绞车上；电动排缆丝杆通过电线与电动控制箱相连接，电动控制箱放置在电动绞车上；

所述的计米系统，主体为计米器，安装在电动排缆丝杆上且配设有压线轮，计米器通过电线与电动控制箱相连接；