[发明专利]一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统

说明书

本发明公开了一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统，该系统包括漂浮在海面上的浮球，在浮球上安装重力姿态稳定装置、北斗通信终端和与北斗通信终端电连接的感应耦合数据接收单元。本发明所公开的剖面测量系统，升降平台基于波浪动能沿包塑钢缆上下滑动，不消耗额外能量，可布放在大洋中进行长期观测，且观测深度可根据研究海域定制，剖面速度约为10米/分钟，能够实现高频剖面观测。

技术领域

本发明属于海洋光学测量领域，特别涉及该领域中的一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统。

背景技术

海洋光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中的传播规律和运用光学技术探测海洋的实验性科学，海洋光学的发展离不开现场测量技术的更新和进步。太阳光入射海洋后，与海水组分（包括海水分子和海洋粒子）相互作用（吸收或散射），产生水下光谱辐射场。水下剖面辐射场的现场测量是光学遥感探测海洋的主要信息来源，是建立光学海洋遥感模型的重要依据，亦是海洋水色遥感数据产品校正和真实性检验的基础。

目前海水剖面辐射测量系统根据其搭载平台可分为船载、锚系浮标和BGC-Argo浮标测量，BGC-Argo中BGC是“Biogrochemical”的缩写，中文含义是“生物地球化学”，Argo是“Array for Real-time Geostrophic Oceanography”的缩写，中文含义是“实时海洋参数测量阵列”，即通过向海洋里面投放很多浮标，可以快速准确测量海洋剖面参数。船载测量系统通常把海洋辐射计以绞车或自由落体光学平台作为载体进行剖面辐射测量。因此，船载测量系统依赖于科考船，只能进行大面站（点）观测，无法进行长期连续（面）观测；而且费时、费力、费用高。基于锚系浮标海洋光学辐射测量系统，比如美国宇航局管理和运营的海洋光学浮标MOBY和欧空局管理和运营的海洋光学浮标BOUSSOLE，两者均在固定海域表层固定深度（10米）进行海洋光学辐射测量，无法进行剖面测量也无法在其他海域进行测量。近年来，海洋辐射计安装在BGC-Argo浮标上，利用BGC-Argo浮标上浮和下潜测量海洋剖面辐射。但BGC-Argo浮标存储电能有限且考虑到长期观测（2年），观测周期通常较长（10天），无法捕获短期内海洋辐射或生物地球化学参数的变化；此外，BGG-Argo浮标下潜深度较深（1000米）而海洋光学辐射变化一般只在海水的真光层内（200米）。因此，上述无论是基于科考船、锚系浮标和BGC-Argo浮标的海洋光学辐射剖面测量系统均有其固有的缺点，不能实现海洋剖面辐射的长期、高频移动测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统。

本发明采用如下技术方案：

一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统，其改进之处在于：包括漂浮在海面上的浮球，在浮球上安装重力姿态稳定装置、北斗通信终端和与北斗通信终端电连接的感应耦合数据接收单元，在重力姿态稳定装置上安装海洋光谱辐照度计；包塑钢缆的一端安装在浮球底部，另一端悬挂张紧锤，在包塑钢缆上临近浮球处安装上阻尼器，临近张紧锤处安装下阻尼器，在上、下阻尼器之间安装可沿包塑钢缆上下滑动的升降平台，在升降平台的顶部和底部分别安装余弦采集器和Gershun管，在升降平台上安装水下感应耦合数据传输单元，地磁姿态传感器和压力传感器，水下感应耦合数据传输单元通过包塑钢缆与上述的感应耦合数据接收单元连接通信，此外还在升降平台上设置两个密封舱，每个密封舱均包含电池、光谱仪和控制单元，一个密封舱的光谱仪与上述的余弦采集器连接通信，另一个密封舱的光谱仪与上述的Gershun管连接通信，控制单元与其所在密封舱内的光谱仪及升降平台上的水下感应耦合数据传输单元，地磁姿态传感器和压力传感器连接通信，电池为其所在密封舱内的控制单元和光谱仪供电。

进一步的，重力姿态稳定装置和北斗通信终端安装在浮球顶部，感应耦合数据接收单元安装在浮球底部。

进一步的，在升降平台的顶部安装上连接杆，余弦采集器固定安装在上连接杆的端部。

进一步的，在升降平台的底部安装下连接杆，Gershun管固定安装在下连接杆的端部。