[实用新型]一种海洋湍流定点混合仪

说明书

技术领域

本实用新型属于海洋探测技术领域，具体涉及一种海洋湍流定点混合仪，其能够同时、同点测量同一运动质点的速度和温度。

背景技术

海洋混合的观测和研究对于理解大洋环流的维持有着重要的意义，在海洋环流模式的模拟和预测中，测量湍流混合参量起着重要作用(Bryan,1987；Zhang,et al,1996；Jin,et al,1999),对于完善海洋模式参数化方案也有十分重要的科学意义，它是提高海洋预报能力的关键技术，且能够促进海洋模式的发展和验证。由于海洋湍流微结构观测受到国内外关注，湍流微结构剖面仪的研究取得一系列进展且形成了系列产品，如加拿大的camel、EPSONDE、VMP等系列，美国的AMP、TOPS、HRP等系列，日本的TurbMAP系列，欧洲其他国家的PROTAS、MSS等系列。国内对海洋湍流微结构湍流剖面仪的研究刚刚起步，仅天津大学完成了海洋微结构湍流剖面仪速度剪切样机的研制，中国科学院南海海洋研究所完成了海洋温度微结构样机的研制，但还未形成产品。

目前湍流热热扩散系，常规的观测主要有两类：其一，在各向均匀同性湍流假设的条件下，利用自由下落式装备测量温度梯度方差，然后通过Osborn&Cox(1972)公式估算湍流热扩散系数；其二，通过自由下落式装备测量湍动能耗散率，然后通过Osborn公式估算湍流涡扩散系数，最后假设湍流密度脉动主要在温度脉动产生前提下，湍流热扩散系数等价于涡扩散系数，得出湍动能耗散率与热耗散率的关系。对于微结构剖面湍动能耗散率和湍流热耗散率的观测,目前,浅海和深海的观测均有报道。但是由于随船剖面观测的局限性，垂向剖面混 合观测很难与大尺度海洋事件直接相关。

随着提高海洋测量精度的现实需要，定点湍流混合的观测越来越受到重视[Moum，2007；Moum and Nash 2009]。定点湍流混合的热扩散率观测通过时间序列的湍流混合研究，成功地揭示了湍流混合对西太暖池在El-Nin～o事件前形成的机制。但是，目前海洋湍流混合的测量是剖面观测仪，必需随船进行耗费大量的船时。Moum，2007；Moum and Nash 2009仅仅是对热扩散率的定点观测。

随着海洋探测的需要，要想实现海洋湍动能耗散率与热耗散率同步、同点观测，急需一种能够定点观测海洋湍流混合的仪器。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种海洋湍流定点混合仪，其能够同时、同点测量同一运动质点的速度和温度，利用泰勒冻结湍流假设，计算出波数谱，并与惯性子区和耗散子区理论谱进行比对，实现在1-5000米海洋定点测量湍流混合率。

依据本实用新型的技术方案，提供一种海洋湍流定点混合仪，其包括快速温度传感器、声学多普勒三维点式流速测量仪、6000米水深耐压钛合金电池仓、快速温度传感器通过耐压水密线连接ADV后盖特制8芯接口；其中快速温度传感器由探头37、钛合金弯形管36、锥形管35、第一圆筒管34、设置于锥形管35与第一圆筒管34之间的内丝扣连接件、外螺丝33、第二圆筒管32、第三圆筒管31组成。

其中，探头37插入钛合金弯形管36中，钛合金弯形管36置入锥形管35中，第一圆筒管34，壁厚1.2mm，锥形管35与第一圆筒管34由内丝扣连接件连 接；有外丝扣的第一圆筒管34一端置入第二圆筒管32的内丝扣中连接，同时再通过外螺丝33固定第一圆筒管34和第二圆筒管32，第二圆筒管32的另一端的外丝扣与含有内丝扣的第三圆筒管31连接。第三圆筒管31中设置有电路，并与水密线连接。

优选地，声学多普勒三维点式流速测量仪内置姿态传感器(IMU)。钛合金电池仓为4个，管壁厚0.8cm，仓体内径61.5mm，有效容积长度460mm，能够放置2组450Wh锂电池组；电池仓与ADV主机用Y型水密线连接，每根水密线有2芯，能够同时连接4个电池仓。

此外，快速温度传感器通过耐压水密线连接ADV后盖特制8芯接口。快速温度传感器和ADV产品外壳由TC4钛合金加工而成，由316不锈钢支架将ADV和快速温度传感器固定在支架上，并保证快速温度传感器探头位于ADV测量点上。外支架形成的圆柱绕流对流场的影响在测量点要忽略不计。

本实用新型海洋湍流定点混合仪能够同点、同步测量海洋运动粒子的温度和速度，通过泰勒冻结假设得出频率谱与波数谱的关系，进一步利用观测的速度温度信号求出热耗散率。本技术方案的优点在于：

1.通过同点观测速度和温度信号，可以测量湍流热耗散率的时间序列。