专利名称：冰雪厚度和温度剖面测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冰雪测量装置，特别是涉及同时测量冰雪厚度和冰雪温度的测量
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背景技术：
现有海洋监测中，冰厚和雪厚的测量均由不同的测量装置分别测出，另外冰雪剖面温度的测量也由专门的装置进行。因此，涉及冰雪的三种参数分别由不同装置测量，不可避免带来安装使用不便、数据处理不便，以及因具体测量位置不同而带来的多种误差。
发明内容鉴于现有技术的冰雪厚度和冰雪温度的测量均由不同装置分别测出，而存在安装使用以及数据处理的不便等问题，本实用新型推出一种冰雪厚度和冰雪温度的组合测量装置，通过雪厚传感器、温度传感器、冰厚传感器安装在同一个测量架上并与同一个数据采集控制系统连接，实现冰雪厚度和冰雪温度的同时测量。本实用新型涉及的冰雪厚度和温度剖面测量装置包括测量架、测量传感器和数据采集控制装置，测量传感器设置在测量架上并与数据采集控制装置连接，数据采集控制装置设置在测量架底部。测量架包括测量杆、支撑基准架、上固定横杆、下固定横杆，上固定横杆固定在测量架的上部，支撑基准架固定在测量架的中部，下固定横杆固定在测量架的底部。测量杆为垂直的圆管并由上圆管、下圆管和底圆管三段无缝钢管通过法兰连接而成，测量杆上圆管的顶端设置发射天线，数据采集控制装置设置在测量杆底部的底圆管上。上固定横杆为固定在测量杆上圆管上的水平横杆，下固定横杆为固定在测量杆底部上的水平横杆，上固定横杆和下固定横杆与测量杆垂直。支撑基准架连接在测量杆的下圆管和底圆管的法兰连接处。支撑基准架包括三根斜撑杆和三根横撑杆，三根横撑杆设置在垂直于测量杆的同一个平面上并绕测量杆辐射状排列，横撑杆的一端连接测量杆，另一端连接斜撑杆的下端，三根斜撑杆连接在测量杆上的上端位于同一高度。测量传感器包括雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器。雪厚传感器为超声波测量装置，固定在上固定横杆的一端，包括声换能器和信号处理电路，声换能器声束角的中心线垂直于测量杆的横杆。冰厚传感器为超声波测量装置，固定在下固定横杆的一端，包括水声换能器和信号处理电路，水声换能器声束角的中心线垂直于下固定横杆。温度传感器由垂直排列在测温杆上的热敏电阻构成，测温杆设置在测量杆侧面的中部，置于测量杆上圆管和下圆管的侧面，采用接触式测量方式进行温度测量。数据采集控制装置设置在测量杆的底部并固定在底圆管上，包括中央控制机、无线发射机，雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器与中央控制机的单片机数据采集电路板连接。无线发射机通过测量杆圆管内的电缆与测量杆上圆管顶端的发射天线连接。中央控制机设置单片机，单片机数据采集电路板分别与雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器的信号处理电路连接。[0007]本实用新型涉及的冰雪厚度和温度剖面测量装置安装使用时，其下部从冰面上的开洞放入水中。支撑基准架做为安装底座放置在冻结的冰面上，三根横撑杆支撑在冰面开洞周围的冰面上，支撑在冰面上的横撑杆与冰的接触面作为剖面测量基准面。冰厚传感器、 测温杆的下部和数据采集控制装置进入冰层下的水中，雪厚传感器、测温杆的上部以及发射天线置于冰面以上。冰层开洞部位在装置安装就位后的一段时间，就会再次冻结，使装置的安装更牢固，防止强风及水流作用出现倾斜。该装置进行测量时，垂直设置的测温杆通过上下排列的热敏电阻，接触式测量冰层上下多层雪温、冰温和水温，能同时测量20个温度剖面。雪厚传感器的声换能器向下发射超声波束并接收雪层表面反射声波，比较反射声波信号和测量基准面的相关信号得到雪层厚度。冰厚传感器的水声换能器向上发射超声波束并接收冰层底面的反射声波，比较反射声波信号和测量基准面的相关信号得到冰层厚度。雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器的测量数据由中央控制机中数据处理软件处理，最终数据由数据采集控制装置的无线发射机经测量杆顶端的发射天线发送到岸上。本实用新型不仅能实时原位测出冰和雪的厚度，而且能方便地由同一设备同时测量冰层剖面温度、冰层下海水和冰层上积雪的剖面温度，自容式作业和无线方式远距离传输数据适于无人值守长期定点自动连续监测，可以提高海洋监测效率和节省测量成本。

[0011]图1是冰雪厚度和温度剖面测量装置的结构示意图。[0012]图中标记说明[0013]1、发射天线2、测量杆[0014]3、上固定横杆4、雪厚传感器[0015]5、斜撑杆6、横撑杆[0016]7、测温杆8、数据采集控制装置[0017]9、下固定横杆10、冰厚传感器。
具体实施方式
结合显示基本结构的图1对本实用新型的技术方案作进一步说明。本实用新型涉及的冰雪厚度和温度剖面测量装置包括测量架、测量传感器和数据采集控制装置8，测量传感器设置在测量架上并与数据采集控制装置8连接，数据采集控制装置8设置在测量架底部。测量架包括测量杆2、支撑基准架、上固定横杆3、下固定横杆9，上固定横杆3固定在测量架的上部，支撑基准架固定在测量架的中部，下固定横杆9固定在测量架的底部。测量杆 2为垂直的圆管并由上圆管、下圆管和底圆管三段无缝钢管通过法兰连接而成，测量杆上圆管的顶端设置发射天线1，数据采集控制装置8设置在测量杆底部的底圆管上。上固定横杆3为固定在测量杆2的上圆管上的水平横杆，下固定横杆9为固定在测量杆2底部上的水平横杆，上固定横杆3和下固定横杆9与测量杆2垂直。支撑基准架连接在测量杆2的下圆管和底圆管的法兰连接处。支撑基准架包括三根斜撑杆5和三根横撑杆6，三根横撑杆6设置在垂直于测量杆 2的同一个平面上并绕测量杆2辐射状排列，横撑杆6的一端连接测量杆2，另一端连接斜3/3页
撑杆5的下端，三根斜撑杆5连接在测量杆2上的上端位于同一高度。测量传感器包括雪厚传感器4、冰厚传感器10和温度传感器。雪厚传感器4为超声波测量装置，固定在上固定横杆3的一端，包括声换能器和信号处理电路，声换能器声束角的中心线垂直于上固定横杆3。冰厚传感器10为超声波测量装置，固定在下固定横杆9 的一端，包括水声换能器和信号处理电路，水声换能器声束角的中心线垂直于下固定横杆 9。温度传感器由垂直排列在测温杆7上的热敏电阻构成，测温杆7设置在测量杆2的侧面中部，置于测量杆2的上圆管和下圆管的侧面，采用接触式测量方式进行温度测量。数据采集控制装置8设置在测量杆2的底部并固定在底圆管上，包括中央控制机、 无线发射机，雪厚传感器4、冰厚传感器10和温度传感器与中央控制机的单片机数据采集电路板连接。无线发射机通过测量杆2圆管内的电缆与测量杆2上圆管顶端的发射天线1 连接。中央控制机设置单片机，单片机数据采集电路板分别与雪厚传感器4、冰厚传感器10 和温度传感器的信号处理电路连接。
权利要求1.一种冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，包括测量架、测量传感器和数据采集控制装置，测量传感器设置在测量架上并与数据采集控制装置连接，数据采集控制装置设置在测量架底部；测量架包括测量杆、支撑基准架、上固定横杆、下固定横杆，上固定横杆固定在测量架的上部，支撑基准架固定在测量架的中部，下固定横杆固定在测量架的底部； 支撑基准架包括三根斜撑杆和三根横撑杆，三根横撑杆设置在垂直于测量杆的同一个平面上并绕测量杆辐射状排列，横撑杆的一端连接测量杆，另一端连接一根斜撑杆的下端；测量传感器包括雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器，雪厚传感器固定在上固定横杆的一端， 冰厚传感器固定在下固定横杆的一端，温度传感器由垂直排列在测温杆上的热敏电阻构成，测温杆设置在测量杆中部的侧面；数据采集控制装置设置在测量杆的底部，包括中央控制机、无线发射机，雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器与中央控制机的单片机数据采集电路板连接。
2.根据权利要求1所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述测量杆为垂直的圆管，由上圆管、下圆管和底圆管三段无缝钢管通过法兰连接而成，测量杆上圆管的顶端设置发射天线，数据采集控制装置设置在测量杆底部的底圆管上；上固定横杆固定在测量杆上圆管上，下固定横杆一端固定在测量杆底部数据采集控制装置的外壳上，另一端固定冰厚传感器，上固定横杆和下固定横杆与测量杆垂直。
3.根据权利要求1所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述支撑基准架三根斜撑杆连接在测量杆上的上端位于同一高度。
4.根据权利要求1所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述雪厚传感器包括声换能器和信号处理电路，声换能器声束角的中心线垂直于测量杆的横杆。
5.根据权利要求4所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述雪厚传感器的信号处理电路与数据采集控制装置中央控制机的单片机数据采集电路板连接。
6.根据权利要求1所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述冰厚传感器包括水声换能器和信号处理电路，水声换能器声束角的中心线垂直于第二固定杆横杆。
7.根据权利要求6所述的冰雪厚度和温度剖面测量装置，其特征在于，所述冰厚传感器的信号处理电路与数据采集控制装置中央控制机的单片机数据采集电路板连接。
专利摘要本实用新型涉及的冰雪厚度和温度剖面测量装置包括测量架、测量传感器和数据采集控制装置。测量架支撑基准架做为安装底座放置在冻结的冰面上，测量传感器的雪厚传感器和冰厚传感器为超声波测量装置，分别设置在冰上和冰下。温度传感器由垂直排列在测温杆上的热敏电阻构成，采用接触式测量方式进行温度测量。数据采集控制装置设置在测量杆的底部，中央控制机的单片机数据采集电路板分别与雪厚传感器、冰厚传感器和温度传感器的信号处理电路连接。本实用新型能方便地由同一设备同时测量冰层剖面温度、冰层下海水和冰层上积雪的剖面温度，远距离传输数据适于无人值守长期定点自动连续监测，可以提高海洋监测效率和节省测量成本。
文档编号G01K7/22GK202329584SQ20112045884
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者张毅, 李扬华, 阎金彪 申请人:国家海洋技术中心