[发明专利]一种双系统冰层厚度测量装置

说明书

技术领域

本发明一种双系统冰层厚度测量装置，属于自动检测技术领域，该测量装置精度高，经久耐用，主要适用于水利和水文等技术领域，用来对河冰、湖冰和海冰结冰的冰层厚度进行自动化检测。

背景技术

目前，我国在解决北方黄河凌汛、南水北调工程中冬季冰下输水安全、极地海冰的生消变化等方面的问题中，冰层厚度的连续自动化检测缺乏先进的技术手段。目前采用的方法归纳起来有以下几类：一类是直接测量法，它依靠人工凿冰或打钻直接测量冰层厚度和水位。它的优点是数据可靠，缺点是自动化程度低、劳动强度高、危险性大。第二类是通过卫星进行遥测，其优点是适宜于对大面积冰监测，包括极地海冰、南极冰盖厚度的监测，都是依靠卫星遥感或卫星照片来分析。缺点是无法掌握局部小范围冰层结构内部的生消变化过程，难于应用到许多宽度狭窄的黄河及其它河流明渠以及水利设施的冰监测。第三类方法是电磁学、声学等物理探测方法。大致有以下几种装置和方法：①丹麦生产的电磁感应式冰厚测量仪——EMI海冰厚度检测仪，该检测系统实现了自动化非接触式检测，但几乎无法实现实时监测，且造价较高。②声纳探测法，该方法是把一套声纳装置投置于冰下，能够利用声纳准确判断出冰水界面，但无法判断出空气与冰的上界面，且测量误差较大。③CCD监测仪光学测量法，该方法采用参照物标定方法，其目的是要把实际的物体尺寸与从图像上看到的物体尺寸对应起来，并找出其中的比例关系。在进行标定时不仅要记录下用于标定物体的尺寸，还应记录下标定时物体与摄像机间的距离。该方法测量必须依靠海洋抗冰平台，且影响精确度的因素较多，如照明视场噪声、CCD性能、镜头畸变、量化误差、帧存与CCD不同步等。④中国极地研究中心2009年申报的海冰厚度测量装置和方法（专利号: ZL 200910046071.4），利用了电磁感应和激光技术相结合的方法来测量海冰厚度，由于该套装置的成本较高、安装不便等因素，还未能普及。⑤本人曾参与发明设计的专利“冰层厚度传感器及其检测方法”（专利号：ZL 200410012164.2），原理是利用水、冰的不同导电特性来进行厚度判断。在实际使用过程中发现该发明产品也存在一些不足：主要表现在受传感器表面含有的水份的影响，导致测量结果误差较大。在此基础上，本人又改进为电容感应式冰层厚度测量传感器，该传感器在使用过程中较为稳定，存在的问题是精度不高，为±1cm，不能适应冰热力学研究关于冰层厚度变化参数的要求。

综合所述：随着国民经济发展的进一步提升，对水利和水文冰情预报的高精确度要求越来越高，已经不能适应新形势下的要求。促使冰层厚度度测量技术领域，必须探索新的测量机理、测量方法、测量装置及检测技术。

发明内容

本发明一种双系统冰层厚度测量装置，其目的针对上述现有技术中存在的一些问题，从而公开一种对水利和水文冰情高精确度预报的双系统冰层厚度测量装置的技术方案。