[实用新型]一种声学波潮测量仪

说明书

本实用新型公开了一种声学波潮测量仪，包括水下部分和陆上部分，水下部分包括水下支架和安装于水下支架上的水密机箱，陆上部分为上位机，水密机箱顶部分布有声学换能器阵，声学换能器阵侧面位于水密机箱表面安装有压力传感器和温度传感器，水密机箱内部设有信号处理板和电池，信号处理板上安装有三维电子罗盘和内存卡，本实用新型所公开的声学波潮测量仪可同时测量波高、波周期、波向和潮位，能够全天候、自动完成资料的采集、处理、存储、编报以及远程传输和用户服务等功能，通用性强、测量数据准确性高、适用于沿海各海洋台站、码头以及大型海洋工程等场合。

技术领域

本实用新型属于近岸海洋波浪、潮位观测系统领域，特别涉及一种声学波潮测量仪。

背景技术

海洋波浪的研究一直是海洋工程领域内重要的研究内容，准确实时的海洋波浪的测量是船舶导航、海洋工程、海洋预报、防灾减灾、和航海安全的重要需求。

波浪是物理海洋学研究的重要内容之一。波浪测量方法可以分为：直接测量法和遥感方法。直接测量法一般将测量仪器直接放置在测量水域内，直接测量波浪；遥感方法表示仪器远程通过为微波、电磁波、光信号进行波浪信息的测量。

坐底式波浪测量仪器属于直接测量方法，坐底式声学测波仪安装在水下或是海底，避免了海面大风浪及过往行驶船舶对观测系统的破坏，具有测量准确度高、可长期稳定可靠工作等特点。

国内目前的坐底式波浪测量设备功能较单一，仅能测量波高、波周期和潮位参数，并没有波向测量能力，例如山东省科学院海洋仪器仪表研究所生产的LPB1－2型岸用声学测波仪。而国外最新的产品已经具备了波向测量能力，代表性产品如挪威诺泰克公司浪龙，该产品已经应用广泛应用在国内近岸的波浪测量中。浪龙通常投放于水底，它可以有效地避免水表的恶劣天气的影响，人为破坏，和水面船只的影响。浪龙主要缺点有：(1)采用的是接近水面处的海流测点组成阵列进行波向估计，海流反演需要准确的浪致流提取，浪致流的提取是非常困难的。(2)浪龙的测量参数没有潮位参数。

因此，开发出一种同时具备波高、波周期和波向测量能力的设备，并且简化和准确进行波向的测量是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种声学波潮测量仪，以达到可同时测量波高、波周期和波向，且波高对应的传递函数简单，波向估计更准确和简化的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种声学波潮测量仪，包括水下部分和陆上部分，水下部分包括水下支架和安装于水下支架上的水密机箱，陆上部分为上位机，水下部分和陆上部分之间通过电缆连接，所述水密机箱顶部分布有声学换能器阵，声学换能器阵侧面位于水密机箱表面安装有压力传感器和温度传感器，水密机箱内部设有信号处理板和电池，所述信号处理板上安装有三维电子罗盘和内存卡。所述三维电子罗盘可以测量仪器的三维姿态，即纵摇角、横滚角和航向角，其中纵摇角和横滚角可以用于仪器的姿态修正，航向角用于将仪器坐标系下的波向值修正到大地坐标下的波向值。所述内存卡用来存储各种传感器采集的数据，数据可以实时地向陆上上位机发送数据，同时当上位机发送数据调取命令时，也可以将指定时间段内的数据发送到陆上上位机上。

上述方案中，所述声学换能器阵包括四个收发合置的声学换能器，首先控制声学换能器发射声信号，向海面发射声波，声波在接触到海面以后，会有反射回波，然后控制声学换能器接收信号，通过发射信号和接收信号的时间差，可以计算声学换能器到海面的距离，进而可计算出测点所在位置处的波高。

上述方案中，所述水密机箱底部通过水密接插件与水下支架密封连接，保证接口部分的水下密封性。

上述方案中，所述信号处理板包括控制部分和采集处理部分，控制部分控制声学换能器的发射和接收，采集处理部分负责各传感器信号的数据采集存储，并对信号进行数据处理。