專利名稱：用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量系統(tǒng)，尤其涉及一種用于極地檢測海冰冰層厚度的測量
系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海冰厚度及其變化是全球變化研究領(lǐng)域中的一個前沿熱點和技術(shù)難點，各國科學 家正在致力于尋求解決該問題的技術(shù)方法。 海冰厚度對大氣_海冰_海洋的耦合過程尤為顯著和敏感，并直接決定著海_氣 能量與物質(zhì)的交換過程和速率；主導著海冰的熱力學和動力學特征，影響海冰的運動、形變 及凍結(jié)與消融過程。目前，主要存在以下集中海冰厚度監(jiān)測技術(shù) 衛(wèi)星遙感技術(shù)，隨著衛(wèi)星技術(shù)和星載傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，海冰厚度的遙感應(yīng) 用進展顯著。但至今沒有一種傳感器可以實現(xiàn)對海冰厚度的直接觀測； 水下仰視聲納技術(shù)，仰視聲納技術(shù)屬于冰厚觀測的經(jīng)典方法，將仰視聲納設(shè)備搭
載于潛艇或水下機器人平臺上，獲取的海冰厚度資料是科學家廣泛采用的數(shù)據(jù)，但該技術(shù)
的觀測精度受限于水下?lián)Q能器的位置以及水溫、潮汐和氣壓變化帶來的影響； 電磁感應(yīng)技術(shù)，該技術(shù)具有非接觸式、工作速度快等優(yōu)點，但至今未出現(xiàn)電磁感應(yīng)
冰厚探測設(shè)備的商用產(chǎn)品。 因此，業(yè)界急需一種高精度且結(jié)構(gòu)緊湊的海冰厚度測量系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決上述問題，提供了一種用于極地海冰厚度檢測的系 統(tǒng)，這種系統(tǒng)對冰塊厚度的檢測精度和檢測效率都相當高。
本實用新型的技術(shù)方案為本實用新型揭示了一種用于極地海冰厚度檢測的系
統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一本體，該本體進一步包括 電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號； 聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號； 控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場 信號計算所述本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算所述本體距離所述海 冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得所述海冰的厚度；以及 多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、 該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 全球定位系統(tǒng)裝置，分別與該控制器以及該多串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接，并用于獲取 所述海冰厚度測量系統(tǒng)的定位信息。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 存儲器，與該控制器數(shù)據(jù)連接并用于存儲數(shù)據(jù)。[0018] 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該存儲器每隔固定 時間間隔自動保存從該控制器獲得的數(shù)據(jù)。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包含一輔
助支架，該輔助支架包括 豎直桿； 水平桿，與該豎直桿垂直地固定于該豎直桿上且所述水平桿的下表面上設(shè)置多個 滑輪； 拉繩，沿該多個滑輪布置且遠離該豎直桿的一端處固定該用于極地海冰厚度檢測 的系統(tǒng)的本體；以及 巻軸升降機，具有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上固定該拉繩的另一端，以調(diào)節(jié)該本體的高度。 根據(jù)本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的一實施例，該系統(tǒng)還包括 電源裝置，連接系統(tǒng)內(nèi)各裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本實用新型的技術(shù)方案是采用了一 種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，包括本體上的電磁感應(yīng)器、聲納器、控制器、全球定位系 統(tǒng)裝置以及多串口轉(zhuǎn)換器。根據(jù)電磁感應(yīng)器的信號計算本體距離海冰下表面的第一高度， 根據(jù)聲納器的信號計算本體距離海冰上表面的第二高度，通過第一高度減去第二高度獲得 海冰厚度。

圖1是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實用新型的用于極地海冰厚度檢測系統(tǒng)的輔助支架的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是采用本實用新型的用于極地海冰厚度檢測系統(tǒng)進行海冰厚度測量的示意 圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。 用于極地,海冰厚度柃測l的系統(tǒng)的第一實施例 圖1示出了本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第一實施例的結(jié)構(gòu)。請 參見圖l，本實施例的系統(tǒng)的本體1包括以下裝置電磁感應(yīng)器10、聲納器11、控制器12、多 串口轉(zhuǎn)換器13。這些裝置之間的連接關(guān)系是電磁感應(yīng)器10和聲納器11連接控制器12， 控制器12連接多串口轉(zhuǎn)換器13，而電磁感應(yīng)器10和聲納器11分別連接到多串口轉(zhuǎn)換器 13。多串口轉(zhuǎn)換器13連接外部的計算機系統(tǒng)。 在本實施例的系統(tǒng)的本體中還可以設(shè)置存儲器，存儲器與控制器12建立數(shù)據(jù)連
接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。存儲器每隔固定時間間隔自動保存從控制器12獲得的數(shù)據(jù)。此外，
系統(tǒng)還搭載一個電源裝置，用于連接系統(tǒng)內(nèi)的各個裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實施例的系統(tǒng)還包括一個輔助支架301，輔助支架301可包括豎直桿302、與該
豎直桿垂直地固定于該豎直桿上的水平桿303、設(shè)置于水平桿的下表面上的多個滑輪304、
沿該多個滑輪布置且遠離豎直桿的一端處固定上述極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的拉繩306以及巻軸升降機305，該巻軸升降機305具有一轉(zhuǎn)軸，其上固定了拉繩的另一端，用以調(diào)節(jié) 極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的高度。測量時，可以將本體固定在一特定的木制框架內(nèi)，將該 木制框架擺出船舷外側(cè)，儀器的高度可通過巻軸升降機305控制。通常，水平桿304需使本 體與船體的最小距離為8m，以使探測結(jié)果不受船體本身影響且也使船對冰體破碎的影響降 到最低。另外，用兩個拉緊的繩子將木制框架兩側(cè)固定在船上，這樣在船破冰時可有效減少 測量系統(tǒng)在空中的擺動，該支架系統(tǒng)還可控制儀器姿態(tài)，并避免船體等導體對電磁場的影 響。 下面描述本實施例的工作原理。 用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)設(shè)置于海冰上方。其中的電磁感應(yīng)器IO垂直于海 冰發(fā)射并接收電磁場信號，同時聲納器11垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號。其中，聲納器 11用于系統(tǒng)距離冰面的準確高度，即圖4中的高度hl ;電磁感應(yīng)器IO用于基于系統(tǒng)距離海 冰與海水的分界面的高度，即圖4中的高度z。 控制器12根據(jù)來自電磁感應(yīng)器10的電磁場信號計算系統(tǒng)距離海冰和海水的分界 面的高度z，并根據(jù)來自聲納器11的聲納信號計算系統(tǒng)距離海冰的高度hl。通過將高度z 減去高度hl即可大致獲得海冰的厚度。 控制器12得到的數(shù)據(jù)以及電磁感應(yīng)器10和聲納器11采集到的數(shù)據(jù)，都通過多串 口轉(zhuǎn)換器13傳輸?shù)酵獠康挠嬎銠C系統(tǒng)中。 肝纖鍾m錯測,鋪m二輔你i 圖2示出了本實用新型的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)。請 參見圖2，本實施例的系統(tǒng)的本體2包括以下裝置電磁感應(yīng)器20、聲納器21、全球定位系 統(tǒng)(GPS)裝置22、控制器23、多串口轉(zhuǎn)換器24。這些裝置之間的連接關(guān)系是電磁感應(yīng)器 20、聲納器21、全球定位系統(tǒng)裝置22連接控制器23，控制器23連接多串口轉(zhuǎn)換器24，而電 磁感應(yīng)器20、聲納器21和全球定位系統(tǒng)裝置22分別連接到多串口轉(zhuǎn)換器24。多串口轉(zhuǎn)換 器24再連接外部的計算機系統(tǒng)。 在本實施例的系統(tǒng)的本體2中還可以設(shè)置存儲器，存儲器與控制器23建立數(shù)據(jù)連 接，用于存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。存儲器每隔固定時間間隔自動保存從控制器12獲得的數(shù)據(jù)。此外， 系統(tǒng)還搭載一個電源裝置，用于連接系統(tǒng)內(nèi)的各個裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。 本實施例的系統(tǒng)還包括一個輔助支架301，輔助支架301可包括豎直桿302、與該 豎直桿垂直地固定于該豎直桿上的水平桿303、設(shè)置于水平桿的下表面上的多個滑輪304、 沿該多個滑輪布置且遠離豎直桿的一端處固定上述極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的拉繩306 以及巻軸升降機305，該巻軸升降機305具有一轉(zhuǎn)軸，其上固定了拉繩的另一端，用以調(diào)節(jié) 極地海冰厚度檢測系統(tǒng)本體的高度。測量時，可以將本體固定在一特定的木制框架內(nèi)，將該 木制框架擺出船舷外側(cè)，儀器的高度可通過巻軸升降機305控制。通常，水平桿304需使本 體與船體的最小距離為8m，以使探測結(jié)果不受船體本身影響且也使船對冰體破碎的影響降 到最低。另外，用兩個拉緊的繩子將木制框架兩側(cè)固定在船上，這樣在船破冰時可有效減少 測量系統(tǒng)在空中的擺動，該支架系統(tǒng)還可控制儀器姿態(tài)，并避免船體等導體對電磁場的影 響。 下面描述本實施例的工作原理。 用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)設(shè)置于海冰上方。其中的電磁感應(yīng)器20垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號，同時聲納器21垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號。其中，聲納器 21用于系統(tǒng)距離冰面的準確高度，即圖4中的高度hl ;電磁感應(yīng)器20用于基于系統(tǒng)距離海 冰與海水的分界面的高度，即圖4中的高度z。 控制器23根據(jù)來自電磁感應(yīng)器20的電磁場信號計算系統(tǒng)距離海冰和海水的分界 面的高度z，并根據(jù)來自聲納器21的聲納信號計算系統(tǒng)距離海冰的高度hl。通過將高度z 減去高度hl即可大致獲得海冰的厚度。 需要注意的是，如圖3所示，通常海冰表面上會覆蓋一層積雪。在需要考慮積雪因 素的場合，GPS裝置22可用于測定測量儀的地理位置信息。基于該地理位置信息，可利用 現(xiàn)有的NEVISAT極軌平臺對地觀測衛(wèi)星得到當?shù)氐姆e雪厚度參數(shù)，以消除積雪對海冰厚度 的影響。 控制器23得到的數(shù)據(jù)以及電磁感應(yīng)器20、聲納器21和全球定位系統(tǒng)裝置22所采 集到的數(shù)據(jù)，都通過多串口轉(zhuǎn)換器23傳輸?shù)酵獠康挠嬎銠C系統(tǒng)中。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而 不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，旨在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù) 方案范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求一種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一本體，該本體進一步包括電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號；聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號；控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場信號計算該本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算該本體距離該海冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得該海冰的厚度；以及多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 全球定位系統(tǒng)裝置，分別與該控制器以及該多串口轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)連接，并用于獲取所述海冰厚度測量系統(tǒng)的定位信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 存儲器，與該控制器數(shù)據(jù)連接并用于存儲數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該存儲器每隔 固定時間間隔自動保存從該控制器獲得的數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包含 一輔助支架，該輔助支架包括豎直桿；水平桿，與該豎直桿垂直地固定于該豎直桿上且所述水平桿的下表面上設(shè)置多個滑輪；拉繩，沿該多個滑輪布置且遠離該豎直桿的一端處固定該用于極地冰厚檢測的系統(tǒng)的 本體；以及巻軸升降機，具有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸上固定該拉繩的另一端，以調(diào)節(jié)該本體的高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 電源裝置，連接系統(tǒng)內(nèi)各裝置，為系統(tǒng)提供電力支持。
專利摘要本實用新型公開了一種用于極地海冰厚度檢測的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)對海冰冰層厚度的檢測精度和檢測效率都相當高。其技術(shù)方案為系統(tǒng)包括一本體，包括電磁感應(yīng)器，垂直于海冰發(fā)射并接收電磁場信號；聲納器，垂直于海冰發(fā)射并接收聲納信號；控制器，與該電磁感應(yīng)器和該聲納器數(shù)據(jù)連接，根據(jù)來自該電磁感應(yīng)器的電磁場信號計算該本體距離海冰下表面的第一高度，根據(jù)該聲納信號計算該本體距離該海冰的上表面的第二高度，并通過將該第一高度減去該第二高度獲得該海冰的厚度；以及多串口轉(zhuǎn)換器，分別連接該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器，將該電磁感應(yīng)器、該聲納器和該控制器的數(shù)據(jù)傳送至外部系統(tǒng)。
文檔編號G01S15/08GK201476779SQ20092020880
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者孫波, 郭井學 申請人:中國極地研究中心