【技術實現步驟摘要】
本申請涉及海洋觀測，特別是涉及一種坐底式聲學測波儀。
技術介紹
1、海洋波浪觀測和潮位觀測是海洋環境動力監測中的常規觀測，已納入海洋觀測業務化運行中。目前對波浪的觀測技術主要有水下聲學測波、沿岸雷達測波以及遙感測波。對于水下測波，采用較多的是聲學多普勒流速剖面儀（acoustic?doppler?currentprofiler，adcp），其采用聲信號矢量合成的方法進行測波，利用該技術也可以測量海流。采用adcp測波為自容式，實時性較差，且連續工作時間短，由于海上作業的難度大，不便于時常打撈和布放。
技術實現思路
1、針對以上現有技術存在的問題，本申請的目的是提供一種坐底式聲學測波儀，以提高波浪觀測的實時性，延長工作時間，并且具有便于布放和回收的特點。
2、為實現上述目的，本申請提供了如下方案。
3、本申請提供了一種坐底式聲學測波儀，包括：無線通信天線、太陽能板、浮子、儀器艙、信號纜、換能器、常平架、固定錨、防蕩繩、回收繩、主機單元、定時單元以及可充電鋰電池；其中，主機單元、定時單元以及可充電鋰電池位于儀器艙內；
4、所述換能器利用限位箍固定在常平架上；所述換能器通過水密接插件與信號纜的一端連接；所述信號纜的另一端通過水密接插件與儀器艙底部連接；所述儀器艙頂部還通過水密接插件與無線通信天線連接；所述儀器艙上部利用限位環與浮子內部不銹鋼支架連接；所述太陽能板固定在浮子內部不銹鋼支架上；所述固定錨一端通過凱夫拉繩與常平架連接，另一端通過防蕩繩與儀器艙
5、所述常平架包括頂蓋、導流罩、底盤、配重塊以及撬點；所述導流罩內部中空，導流罩頂部通過螺釘與頂蓋連接，導流罩底部通過螺釘與底盤連接；所述頂蓋表面安裝換能器，布放時朝向海面保持垂直；所述配重塊位于導流罩內部，配重塊通過焊接與頂蓋連接；所述底盤邊緣焊接有多個撬點；所述撬點上帶有起撬環；所述起撬環上連接有回收繩；
6、所述主機單元包括數據分析控制模塊、數據采集模塊、存儲模塊、信號發生器、發射機以及接收機；所述數據分析控制模塊分別與定時單元、數據采集模塊、存儲模塊、信號發生器以及無線通信天線之間通信連接；所述可充電鋰電池分別與太陽能板、定時單元以及主機單元電連接；所述發射機分別與信號發生器以及換能器之間通信連接；所述接收機分別與換能器以及數據采集模塊之間通信連接；
7、所述信號發生器用于在所述數據分析控制模塊的控制下，生成發射需要的信號源；所述發射機用于進行信號源的功率放大并轉換為電信號；所述換能器用于將電信號轉換成聲信號，作為發射信號垂直發送至海面，并接收海面回波；所述接收機用于將回波信號進行放大濾波后，將對應的模擬信號傳輸給數據采集模塊；所述數據采集模塊用于將模擬信號轉換為數字信號，作為回波數據傳輸給數據分析控制模塊；所述定時單元用于定時喚醒所述數據分析控制模塊，控制數據采集模塊采集回波數據；所述數據分析控制模塊還用于根據回波數據計算波高，并將波高計算結果同時傳輸至存儲模塊和無線通信天線，經由無線通信天線傳輸回上位機；所述存儲模塊用于存儲波高計算結果。
8、可選地，所述太陽能板設計為等腰梯形，以斜向上45°角的姿態固定在浮子內部不銹鋼支架上；所述太陽能板用于將太陽能轉換為電能輸出給儀器艙內的可充電鋰電池；所述可充電鋰電池用于為儀器艙內各模塊提供電能。
9、可選地，所述導流罩和所述底盤上均設置有多個過水孔。
10、可選地，所述配重塊采用馬蹄形的實心不銹鋼體，中間留有信號纜通道。
11、可選地，所述導流罩采用流線型設計，表面平滑無凸起。
12、可選地，所述底盤直徑大于換能器直徑的10倍。
13、可選地，所述撬點與海底平面呈15°角。
14、可選地，所述數據分析控制模塊還用于根據回波數據計算波高，具體包括：
15、采用互相關算法計算發射信號與回波信號的相關峰值，根據相關峰值確定回波信號到達時刻；
16、根據回波信號到達時刻計算聲信號從發射到接收的時間；
17、根據預設的水溫和鹽度值實時計算聲速值；
18、采用公式計算瞬時波高；其中為換能器與海平面之間的距離。
19、可選地，所述可充電鋰電池分為兩組；一組為單節鋰電池模式，電壓范圍為3v-4.2v，用于為定時單元、數據分析控制模塊、數據采集模塊、存儲模塊以及信號發生器供電；另一組為4節鋰電池串聯模式，電壓范圍為12v-16.8v，用于為發射機和接收機供電。
20、可選地，所述數據分析控制模塊還用于實現斷電保護功能。
21、根據本申請提供的具體實施例，本申請公開了以下技術效果：
22、本申請提供了一種坐底式聲學測波儀，將聲信號通過換能器從海底垂直向海面發射，反射的回波信號按照水聲傳播規律返回，被換能器接收，換能器將接收的回波信號通過信號纜傳輸至儀器艙；儀器艙內的數據分析控制模塊根據數據采集模塊采集的回波數據計算波高，并將波高計算結果同時傳輸至存儲模塊和無線通信天線，經由無線通信天線傳輸回上位機，具有數據實時性強，接收地點靈活的特點。另一方面，本申請設置了定時單元用于定時喚醒數據分析控制模塊，控制數據采集模塊采集回波數據，采用定時供電方式減少了系統功耗，延長了設備工作時間。再一方面，本申請坐底式聲學測波儀還設計了常平架，將回收繩連接在常平架底盤的撬點處，便于布放和回收。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種坐底式聲學測波儀，其特征在于，包括：無線通信天線、太陽能板、浮子、儀器艙、信號纜、換能器、常平架、固定錨、防蕩繩、回收繩、主機單元、定時單元以及可充電鋰電池；其中，主機單元、定時單元以及可充電鋰電池位于儀器艙內；
2.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述太陽能板設計為等腰梯形，以斜向上45°角的姿態固定在浮子內部不銹鋼支架上；所述太陽能板用于將太陽能轉換為電能輸出給儀器艙內的可充電鋰電池；所述可充電鋰電池用于為儀器艙內各模塊提供電能。
3.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述導流罩和所述底盤上均設置有多個過水孔。
4.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述配重塊采用馬蹄形的實心不銹鋼體，中間留有信號纜通道。
5.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述導流罩采用流線型設計，表面平滑無凸起。
6.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述底盤直徑大于換能器直徑的10倍。
7.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所
8.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述數據分析控制模塊還用于根據回波數據計算波高，具體包括：
9.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述可充電鋰電池分為兩組；一組為單節鋰電池模式，電壓范圍為3V-4.2V，用于為定時單元、數據分析控制模塊、數據采集模塊、存儲模塊以及信號發生器供電；另一組為4節鋰電池串聯模式，電壓范圍為12V-16.8V，用于為發射機和接收機供電。
10.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述數據分析控制模塊還用于實現斷電保護功能。
...【技術特征摘要】
1.一種坐底式聲學測波儀，其特征在于，包括：無線通信天線、太陽能板、浮子、儀器艙、信號纜、換能器、常平架、固定錨、防蕩繩、回收繩、主機單元、定時單元以及可充電鋰電池；其中，主機單元、定時單元以及可充電鋰電池位于儀器艙內；
2.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述太陽能板設計為等腰梯形，以斜向上45°角的姿態固定在浮子內部不銹鋼支架上；所述太陽能板用于將太陽能轉換為電能輸出給儀器艙內的可充電鋰電池；所述可充電鋰電池用于為儀器艙內各模塊提供電能。
3.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述導流罩和所述底盤上均設置有多個過水孔。
4.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述配重塊采用馬蹄形的實心不銹鋼體，中間留有信號纜通道。
5.根據權利要求1所述的坐底式聲學測波儀，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：牛志華，周瑩，李國富，張毅，牛晨昊，
申請(專利權)人：國家海洋技術中心，
類型：發明
國別省市：
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