[发明专利]一种河口地区海水盐度分布测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种河口地区海水盐度分布测量装置，包括若干个水声收发基站，所述水声收发基站包括依次连接的基站控制电脑、信号发生器、功率放大器和发送换能器；所述水声收发基站还包括依次连接的接收换能器、前置放大器、前置信号处理器、阵列信号处理器和声层析反演处理器，所述声层析反演处理器与所述基站控制电脑连接。本发明利用盐度对声波在海洋中传播的影响，从接收到的声波信号中提取水体盐度信息，从而实现测量海水盐度分布，尤其适用于测量河口地区海水盐度分布，具有测量范围大、可发展成长期连续测量的优点。

技术领域

本发明涉及海洋测量技术领域，具体涉及一种河口地区海水盐度分布测量装置及方法。

背景技术

在海洋监测的所有要素中，盐度是海洋动力学中最为关键的重要参数，盐度的变化与海洋环境变化有很强的内在联系，因此，盐度的测量，对海洋科学研究、海洋环境监测、海洋经济发展具有十分重要的意义。传统的盐度测量方法包括对海水取样后在实验室进行分析和利用温盐深仪(CTD)、多功能水质检测仪，以及研发中的光纤盐度传感器等单点测量仪器进行测量，还可以采取调查船走航等方式进行测量，但这种方式获取一测线的盐度数据相当有限，并且容易受到海洋现场环境的限制，在一些复杂的海域海况下无法获得准确的数据。对于大范围的盐度分布测量，目前也提出了基于微波遥感技术的盐度检测方法，其具有全天候、全天时、大面积快速检测的特点，但只能检测海表的盐度。另外，在河口地区，河水与海水进行交汇混合，盐度变化大，现有技术测量盐度分布误差大。

发明内容

本发明主要是为了解决现有的盐度分布测量方法测量范围有限的问题，提供了一种河口地区海水盐度分布测量装置及方法，利用盐度对声波在海洋中传播的影响，从接收到的声波信号中提取水体盐度信息，从而实现测量海水盐度分布，尤其适用于测量河口地区海水盐度分布。本发明利用声层析技术对大范围海水盐度分布进行测量，具有测量范围大、可发展成长期连续测量的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种河口地区海水盐度分布测量装置，包括若干个水声收发基站，所述水声收发基站包括依次连接的基站控制电脑、信号发生器、功率放大器和发送换能器；所述水声收发基站还包括依次连接的接收换能器、前置放大器、前置信号处理器、阵列信号处理器和声层析反演处理器，所述声层析反演处理器与所述基站控制电脑连接。本发明提供了一种河口地区海水盐度分布测量装置，根据需要在河口区域沿岸或海上布设若干个水声收发基站，各个水声收发基站之间通过收发换能器相互收发声波信号，根据公式对声波信号进行反演计算从而获得河口地区的海水盐度分布情况。每个水声收发基站设计为一发多收结构，即包括一个发送换能器和多个接收换能器，接收换能器设计成垂直阵列，实现对海域剖面的盐度分布测量，接收换能器垂直阵列上方安装有天线，实现对盐度数据的实时传输。水声收发基站还包括有基站控制电脑、信号发生器、功率放大器、前置放大器、前置信号处理器、阵列信号处理器和声层析反演处理器，基站控制电脑、信号发生器、功率放大器和发送换能器依次连接，构成发送回路；接收换能器、前置放大器、前置信号处理器、阵列信号处理器、声层析反演处理器和基站控制电脑依次连接，构成接收回路。工作时，由基站控制电脑控制水声收发基站声波信号的发送和接收，信号发生器设置发送声信号的形式、频率、持续时间、发送时刻、信号调制等参数，经功率放大器放大后由发送换能器发送到海水介质中传播。接收换能器由基站控制电脑控制切换到接收信号，接收来自海洋介质的声波信号(包含来自其他水声收发基站的声波信号和噪声信号)，之后经前置放大器进行放大，送前置信号处理器进行解调、滤波等处理后送阵列信号处理器进行处理，阵列信号处理根据接收信号的时间、相位等信息分辨来自不同水声收发基站中不同深度处的声波信号，经相关等处理后送至声层析反演处理器。声层析反演处理器利用不同水声收发基站不同收发换能器之间的传播时间，根据声速公式及实际声波信号传播时间与参考盐度声波信号传播时间之间的差异，获得声速分布情况，再结合来自高精度温度传感器和高精度压力传感器实时测量的温度、压力数据，利用公式进行反演计算获得实际的盐度分布。本发明利用盐度对声波在海洋中传播的影响，从接收到的声波信号中提取水体盐度信息，从而达到测量盐度分布的目的，具有测量范围大、可发展成长期连续测量的特点，可以弥补现有盐度测量传感器所存在的难以大范围连续测量的缺陷，在海洋科学研究和开发利用等领域具有广阔的应用前景。