海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法和装置.pdf

本发明公开了一种海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法，温度探测主机(2)发出一系列激光脉冲，注入到深入海洋中的传输传感光缆(4)中，激光脉冲在传输传感光缆(4)中传导，同时返回调制了的光脉冲回波信号，回到温度探测主机(2)，对光脉冲回波信号进行解调，计算出纵深垂直分布各点海水(6)的温度情况。用于该方法的装置包括一专用浮箱(1)、温度探测主机(2)、传输传感光缆(4)和一深水锚定系留装置(5)，专用浮箱(1)内装有温度探测主机(2)，温度探测主机(2)通过一套张紧装置连接传输传感光缆(4)的一端，另一端连接深水锚定系留装置(5)。如此，可以实时探测纵深垂直的海水的温度分布信息。

1.  一种海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法，其特征在于：首先，温度探测主机(2)发出一系列激光脉冲，注入到深入海洋底部的垂直于海床的传输传感光缆(4)中，所述激光脉冲在所述传输传感光缆(4)中传导，同时连续背向返回一系列被传输传感光缆(4)周围不同深度海洋的温度调制了的光脉冲回波信号，回到温度探测主机(2)，接着，所述温度探测主机(2)对所述光脉冲回波信号进行解调，计算出沿所述传输传感光缆(4)上各点周围海水(6)的温度情况，进而得出海洋温度场的垂直分布情况。

2.  一种实施权利要求1所述的海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法的装置，其特征在于：包括一专用浮箱(1)、温度探测主机(2)、传输传感光缆(4)和一深水锚定系留装置(5)，所述专用浮箱(1)内装有所述温度探测主机(2)，所述温度探测主机(2)连接所述传输传感光缆(4)的一端，所述传输传感光缆(4)的另一端连接所述深水锚定系留装置(5)。

3.  根据权利要求2所述的海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置，其特征在于：所述温度探测主机(2)与所述传输传感光缆(4)通过一张紧装置相连，使所述传输传感光缆(4)始终处于张紧状态。

4.  根据权利要求2所述的海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置，其特征在于：所述深水锚定系留装置(5)为一系留在所述传输传感光缆(4)上的锚。

5.  根据权利要求2所述的海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置，其特征在于：所述温度探测主机(2)上设置一无线发射天线(21)。

6.  根据权利要求2所述的海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置，其特征在于：所述温度探测主机(2)上设置一GPS定位系统。

海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法和装置
技术领域
本发明涉及一种温度监测方法和装置，特别涉及一种海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法和装置。
背景技术
海洋的温度是表征海洋的一个非常重要的物理量，尤其是沿海洋纵深垂直分布的温度场决定了海洋的水平分层数量以及各层的厚度，正是由于海水的纵向垂直分层，导致其具有不同的物理特性，如由于不同温度层之间的海水的密度不同，声音在其中具有不同的传播特性。海水表面是太阳光照暖的上层，其实际温度和厚度随季节不同而变化，另外由于海洋间的对流形成的温度梯度分布也会随着季节的变化而变化，实时监测海洋纵深垂直的温度分布具有重要意义，然而由于海水的强腐蚀性以及海洋深处强大的压力，使得以电信号作为监测温度的传感信号来连续实时监测海洋纵深各层的温度分布不太可行，也不经济，本发明应用现代光纤传感技术，可以连续实时探测海洋垂直纵深几百米甚至深达的上万米海洋纵深垂直分布温度场。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法。另外，本发明另一个要解决的问题是提供一种实现上述方法的结构简单、使用方便的装置
为解决上述技术问题，本发明海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法包括如下步骤，首先，温度探测主机发出一系列激光脉冲，注入到深入到海洋底部的垂直于海床的传输传感光缆中，所述激光脉冲在所述传输传感光缆中传导，同时连续背向返回一系列被传输传感光缆周围不同垂直深度的海洋温度调制了的光脉冲回波信号，回到温度探测主机，接着，所述温度探测主机对所述光脉冲回波信号进行解调，计算出沿所述传输传感光缆上各点周围海水的温度情况，进而得出海洋温度场的垂直分布情况。
为实施上述方法而专门设计了海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置，包括一专用浮箱、温度探测主机、传输传感光缆和一深水锚定系留装置，所述专用浮箱内装有所述温度探测主机，所述温度探测主机连接所述传输传感光缆的一端，所述传输传感光缆的另一端连接所述深水锚定系留装置。
优选的是，温度探测主机与传输传感光缆通过一张紧装置相连，使传输传感光缆始终处于张紧状态。
优选的是，深水锚定系留装置为一系留在所述传输传感光缆上的锚。
优选的是，温度探测主机上设置一无线发射天线。
优选的是，温度探测主机上设置一GPS定位系统。
采用这样的方法和装置后，可以实时探测海洋的纵深垂直温度信息，耐海水腐蚀、抗深海的侧压和浪涌张力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置结构图。
图2是温度探测主机的原理图。
附图标记如下：
1、专用浮箱                2、温度探测主机
3、海床                    4、传输传感光缆
5、深水锚定系留装置        6、海水
21、无线发射天线
具体实施方式
本发明海洋纵深垂直温度场分布实时监测装置包括如下结构，下文中参照附图将对此进行详细描述。
如图1所示，本发明包括一可以漂浮在水面上的专用浮箱1，专用浮箱1内装有所述温度探测主机2，温度探测主机2上连接传输传感光缆4的一端，传输传感光缆4的另一端连接深水锚定系留装置5，该深水锚定系留装置5能够将专用浮箱1约束于海上一定的区域位置。
在专用浮箱1下用绳索悬挂一重物，是专用浮箱1能够按照实际需要达到海底一定的深度。在系该重物的绳索上固定上传输传感光缆4垂直直通海底。
传输传感光缆4垂直连接至海床上的深水锚定系留装置5。该传输传感光缆4通过深水锚定系留装置5垂直地通向海底，因而传输传感光缆4上各点的温度分布也就是海洋沿纵深垂直分布的温度场。该传输传感光缆4具有对温度敏感的特别结构，既作为光信号的传输媒介，又作为海洋纵深垂直温度分布的传感元件，能传播激光脉冲信号，能实时感应光缆周围的环境温度信息。该传输传感光缆4具有很强的抗海水腐蚀能力、抗十几万米海面下的海水侧压能力和抗拉能力，该光缆还具备迅速响应外界温度变化的温度敏感能力。
为了使传输传感光缆4能够被拉直，温度探测主机2与传输传感光缆4通过一张紧装置相连，使传输传感光缆4始终处于张紧状态。
上述深水锚定系留装置5可以使用船舶停泊用的锚，将锚直接连接在传输传感光缆4的下端。该锚可以到达10000米以内的任何深度的海底，并能够将专用浮箱1固定囤浮于海面一定的活动区域位置内。
温度探测主机2上设置了无线发射天线21，温度探测主机2通过该无线发射天线21将探测到的海洋纵深垂直分布温度场数值实时发射到卫星或附近的岸线接收基站，从而实现对海洋纵深垂直分布温度场实时监测的目的。
温度探测主机2上设置一GPS定位系统，GPS定位系统可以对专用浮箱1的位置进行准确定位。
使用上述装置进行温度监测的海洋纵深垂直温度场分布实时监测方法包括如下步骤：
首先，温度探测主机2通过特定的控制器，产生特定的控制，使激光器输出一个特定宽度的一系列激光脉冲，注入到深入海洋中的垂至于海床的传输传感光缆4中，这一系列的激光脉冲在传输传感光缆4中向下垂直传导。
由于传输传感光缆4垂直处于不同深度、不同温度的海水中，会对激光脉冲进行调制，同时连续背向返回一系列被传输传感光缆4周围不同深度海洋的温度调制了的光脉冲回波信号，沿原路返回，回到温度探测主机2的控制器中。
接着，温度探测主机2的控制器对返回的光脉冲回波信号进行解调解码，计算出沿传输传感光缆4长度上各点周围海水的温度信息，进而得出海洋温度场的垂直分布情况。
最后，该温度探测主机2通过无线发射天线21将测得的该处海洋纵深垂直温度分布数据通过公众无线数据传输网或卫星传回数据中心。
具体的操作本发明海洋纵深温度场分布实时监测装置的操作步骤如下：首先在预测量的海平面位置放置专用浮箱1，将传输传感光缆4的一端与探测主机相连，另一端固定于锚索上，抛锚于海床上，即可将专用浮箱1固定，同时打开探测主机的无线发射天线21，打开主机电源，本探测装置即开始工作。
图2是温度探测主机2的工作原理图。图中激光器控制器驱动激光器发出一系列激光脉冲，通过1*2分支器注入到传输传感光缆4中，沿光缆向下垂直传播，沿途与传输传感光缆4中的特别温度敏感介质发生碰撞产生一系列背向光脉冲回波信号，其背向光脉冲回波信号沿原路返回至1*2分支器后，通过分支器的8端，进入光电转换器，进行光电转换，转换后进入数据采集和信号处理进行数据处理，数据信号处理结合激光器端传来的激光器输出的光功率信息，解调出传输传感光缆4各点分布的温度值，由于传输传感光缆4是垂直锚定在海洋中的，因而其温度分布也就是海洋纵深的垂直温度分布。数据信号处理通过发射装置将海洋纵深垂直分布的温度场数据实时发射传送出去。
本发明主要用于大纵深海洋垂直分布温度场的实时探测，也可以用来实时探测密闭容器，如大型储油罐内液体的垂直温度分布。
上述设计实例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本发明权利要求范围内。