锚系定点海洋微结构湍流观测平台设计

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海洋占据地球大部分空间。一望无际的海洋对很多人来说充满了神秘的未知。为了更好地了解海洋,根据不同的海洋尺度,人为地划分海洋为粗结构(超过100米)、细结构(1到100米)和微观结构(小于1米即湍流)。海洋中蕴含着巨大的能量,这些能量在海洋内部不同尺度之间传递,由大到小,最终在小尺度上以湍流混合形式耗散。湍流混合对地球的生态环境具有重要的影响,随着全球温度气候的变化,科学家对于湍流混合的重视程度与日俱增。作为发展迅速的物理海洋学研究领域之一,越来越多的学者投身其中。  随着海洋湍流观测理论研究的不断深入,人们迫切的需要获取足够的海洋湍流混合观测资料。本文基于湍流观测的原理,通过对剪切湍流观测传感器和加速度传感器的设计选择,研制成功海洋的混合定点观测单元和锚固定观测平台。同时,通过实验室仪器性能测试以及外海试验对研制的仪器和平台进行了科学的评估和验证。  为满足湍流观测的需求,本文设计了海洋混合定点观测单元,该单元主要包括混合测量仪、支架、流线型浮体、吊装机构和尾翼五大部分,其中混合测量仪是整个湍流观测的核心,根据项目指标,其耐压深度至少能达到800m。根据湍流观测的原理,完成了混合测量仪的硬件电路设计以及控制软件设计。通过系统的振动以及长期拷机性能测试试验,验证了混合测量仪的稳定性和可靠性。此外,为了验证该仪器的噪音水平,我们进行了风洞试验以及室内对比试验,通过数据分析,得出混合测量仪满足湍流观测的要求。  通过设计锚系定点潜标观测平台,可满足海洋混合定点观测单元对深海进行连续、长期湍流观测的需求。通过对潜标技术的研究,完善了潜标的布放与回收方案。并且随东方红2号科考船在南海某区域进行了湍流观测潜标平台的布放。获取了大量的湍流数据,通过对数据的统计与分析,充分验证了海洋混合定点观测单元的有效性,为下一步的研发提供了有效的借鉴。
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