海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋測(cè)量?jī)x器，特別是涉及自沉浮方式的海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x器。
【背景技術(shù)】
[0002]研究海洋環(huán)境噪聲有著重要意義，一方面它是信號(hào)檢測(cè)時(shí)的干擾背景場(chǎng)，影響聲吶的設(shè)計(jì)和使用，另一方面海洋環(huán)境噪聲又包括了豐富的海洋信息，通過反演可以獲得重要的海洋環(huán)境參數(shù)。研究海洋環(huán)境噪聲有著廣泛的應(yīng)用前景，在海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)、水聲設(shè)備抗干擾研究、保護(hù)海洋哺乳動(dòng)物研究、“黑匣子”搜尋等方面有著廣泛應(yīng)用。
[0003]目前對(duì)海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)的測(cè)量主要通過聲學(xué)潛標(biāo)或聲學(xué)浮標(biāo)等載體實(shí)現(xiàn)，由潛標(biāo)或浮標(biāo)錨系上垂直固定設(shè)置的水聽器陣測(cè)量海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)。
[0004]圖1顯示現(xiàn)有海洋環(huán)境噪聲潛標(biāo)系統(tǒng)配置狀況，主浮體I由固定在海底7的組合錨6通過系纜系留在海水中，水聽器陣3、自容式噪聲測(cè)量?jī)x2以及自容式CTD4設(shè)置在系纜上。水聽器陣3和自容式噪聲測(cè)量?jī)x2測(cè)量和記錄海洋環(huán)境噪聲，測(cè)量完成后，聲學(xué)釋放器5與組合錨6斷開連接，潛標(biāo)通過主浮體I提供的浮力上浮到海面回收。
[0005]現(xiàn)有的海洋環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x器存在明顯不足:一是測(cè)量范圍局限，為海面到海面下200米左右，無法實(shí)現(xiàn)從海面到海面下2000米的全覆蓋；二是測(cè)量間距不可調(diào)，水聽器陣陣元間距固定，不能靈活調(diào)整測(cè)量間距；三是聲學(xué)浮標(biāo)和潛標(biāo)通常采用自容式存儲(chǔ)，無法對(duì)采集的環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和實(shí)時(shí)傳輸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有海洋環(huán)境噪聲測(cè)量?jī)x器存在的不足，本實(shí)用新型推出了海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)，通過液壓栗控制油囊的體積變化改變浮標(biāo)體的浮力，實(shí)現(xiàn)下潛、懸浮和上浮，循環(huán)測(cè)量海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)，通過噪聲頻譜分析模塊對(duì)海洋環(huán)境噪聲實(shí)時(shí)分析，并在浮標(biāo)上浮至海表面時(shí)通過北斗衛(wèi)星通信將測(cè)量結(jié)果傳送至遠(yuǎn)程控制接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)從海面到2000米深度的海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)的剖面測(cè)量、頻譜實(shí)時(shí)分析和遠(yuǎn)距離傳輸。
[0007]本實(shí)用新型所涉及的海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)由剖面漂流浮標(biāo)和遠(yuǎn)程控制接收機(jī)組成，海中的剖面漂流浮標(biāo)和岸上的遠(yuǎn)程控制接收機(jī)通過北斗衛(wèi)星進(jìn)行通訊。
[0008]所述剖面漂流浮標(biāo)呈圓柱型結(jié)構(gòu)，浮標(biāo)殼體頂端外部設(shè)置北斗天線和CTD傳感器，浮標(biāo)殼體上部外側(cè)固定圓環(huán)狀氣囊，浮標(biāo)殼體內(nèi)設(shè)置固定板，浮標(biāo)殼體底端外安裝導(dǎo)流保護(hù)罩，導(dǎo)流保護(hù)罩內(nèi)設(shè)置油囊和水聽器。
[0009]所述固定板固定在浮標(biāo)殼體兩端內(nèi)側(cè)，固定板一側(cè)固定安裝北斗通信模塊、控制模塊、噪聲頻譜分析模塊和電池模塊，固定板另一側(cè)固定安裝液壓栗。
[0010]所述液壓栗與油囊連通，浮標(biāo)殼體內(nèi)的液壓栗可以將栗內(nèi)的液油輸送到浮標(biāo)殼體外的油囊內(nèi)，浮標(biāo)殼體內(nèi)的液壓栗也可以將浮標(biāo)殼體外的油囊內(nèi)的液油抽吸到液壓栗內(nèi)，以改變浮標(biāo)體的浮力。
[0011]所述導(dǎo)流保護(hù)罩由兩個(gè)金屬環(huán)和四根金屬棒組合而成，呈框架結(jié)構(gòu)，由螺栓固定在浮標(biāo)圓柱型殼體下部，其直徑和浮標(biāo)殼體直徑相同。導(dǎo)流保護(hù)罩側(cè)面和底部均用棉布包裹，減小水流對(duì)導(dǎo)流保護(hù)罩內(nèi)水聽器沖擊產(chǎn)生噪聲。
[0012]所述浮標(biāo)殼體內(nèi)的噪聲頻譜分析模塊與水聽器、控制模塊和電池模塊連接，控制模塊與CTD傳感器、液壓栗、北斗通信模塊、噪聲頻譜分析模塊和電池模塊連接。北斗通信模塊連接北斗天線，北斗天線發(fā)射和接受與岸上的遠(yuǎn)程控制接收機(jī)的衛(wèi)星通訊信號(hào)。
[0013]所述遠(yuǎn)程控制接收機(jī)由計(jì)算機(jī)、北斗通信模塊和電源組成，所有設(shè)備集成在一個(gè)手提箱內(nèi)，打開手提箱可以直接操作。遠(yuǎn)程控制接收機(jī)可放置在北斗衛(wèi)星覆蓋的任意位置。
[0014]遠(yuǎn)程控制接收機(jī)通過北斗通信模塊接收并存儲(chǔ)剖面漂流浮標(biāo)發(fā)送的海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)和CTD數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程控制接收機(jī)通過北斗通信模塊向剖面漂流浮標(biāo)發(fā)送指令，改變剖面漂流浮標(biāo)的測(cè)量參數(shù)。
[0015]本實(shí)用新型所涉及的海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，剖面漂流浮標(biāo)布放海中，在海表面自由漂移并完成浮標(biāo)初始信息發(fā)送和浮標(biāo)定位后，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，控制模塊控制液壓栗推拉狀態(tài)，改變剖面漂流浮標(biāo)的浮力，控制剖面漂流浮標(biāo)的下潛、懸浮和上浮狀態(tài)。同時(shí)，控制模塊將噪聲頻譜分析模塊的電源導(dǎo)通，使其工作；水聽器將海洋環(huán)境噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，噪聲頻譜分析模塊采集這些電信號(hào)并實(shí)時(shí)分析，得到的噪聲頻譜信息通過RS232串口傳給控制模塊。將油囊內(nèi)的液壓油抽回到浮標(biāo)內(nèi)部，浮標(biāo)體積縮小，當(dāng)重力大于浮力時(shí)，浮標(biāo)開始下潛。到達(dá)預(yù)定深度2000米時(shí)，重力和浮力相等，浮標(biāo)在該深度實(shí)現(xiàn)懸浮，并在海流作用下中性漂移。浮標(biāo)經(jīng)過預(yù)定的水下漂移時(shí)間后，液壓系統(tǒng)重新啟動(dòng)，將液壓油注入油囊，浮標(biāo)體積增大，當(dāng)浮力大于重力時(shí)，浮標(biāo)開始上浮。
[0016]控制模塊在剖面漂流浮標(biāo)上浮過程中采集并存儲(chǔ)CTD傳感器的數(shù)據(jù)，在噪聲測(cè)量點(diǎn)接收并存儲(chǔ)噪聲頻譜分析模塊傳輸?shù)脑肼曨l譜數(shù)據(jù)；控制模塊在剖面漂流浮標(biāo)上浮至海表面時(shí)通過北斗通信模塊和北斗天線將海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)和CTD數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制接收機(jī)。
[0017]海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)和測(cè)量深度可通過遠(yuǎn)程控制接收機(jī)通訊設(shè)定，每一測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間可調(diào)，范圍為2?5分鐘，并對(duì)采集到的噪聲數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析處理并存儲(chǔ)。當(dāng)浮標(biāo)上浮至海面時(shí)，通過北斗衛(wèi)星將分析處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制接收機(jī)，遠(yuǎn)程控制接收機(jī)接收數(shù)據(jù)后，再次發(fā)送測(cè)量指令，剖面漂流浮標(biāo)接收測(cè)量指令后更改測(cè)量參數(shù)，之后啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，浮標(biāo)下潛，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。浮標(biāo)按此方式循環(huán)工作，直到電池耗盡。
[0018]本實(shí)用新型的海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)利用了單個(gè)水聽器，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)測(cè)量方法利用多元水聽器陣無法實(shí)現(xiàn)的海洋環(huán)境噪聲剖面測(cè)量，并可將每一剖面測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析并傳輸，且具有通過遠(yuǎn)程控制指令更改剖面漂流浮標(biāo)測(cè)量參數(shù)的功能。海洋環(huán)境噪聲剖面數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析傳輸漂流浮標(biāo)系統(tǒng)可以在不少于180天的工作時(shí)間內(nèi)測(cè)量不少于70個(gè)剖面。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有海洋環(huán)境噪聲潛標(biāo)系統(tǒng)配置示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的剖面漂流浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的總體配置示意圖。
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