一种基于声学技术的海底羽流三维扩散监测装置的方法

专利主权项内容

1.一种基于声学技术的海底羽流三维扩散监测装置的方法，其特征在于, 所述海底羽流三维扩散监测装置, 包括呈立方体的海床基框架(1-3)，海床基框架(1-3)的顶部四角分别连接有钢缆(1-2)，四根钢缆(1-2)的顶端连接至一个吊环(1-1)，海床基框架(1-3)的四角分别安装有有4个支腿(1-4)，支腿(1-4)的底端安装有垫脚(1-5)，海床基框架(1-3)内部通过第一法兰(1-6)接口连接旋转云台(2)，旋转云台(2)固定安装在海床基框架(1-3)内部的中心位置；所述旋转云台(2)包括第一旋转轴(2-1)、支撑轴(2-2)和第二旋转轴(2-3)，支撑轴(2-2)呈倒"L"字形，旋转轴(2-1)安装在支撑轴(2-2)的上部端，支撑轴(2-2)底端依次安装有旋转轴(2-3)和第二法兰(2-4)，第二法兰(2-4)与第一法兰(1-6)耦合连接在海海床基框架(1-3)的中心位置，第二旋转轴(2-3)通过内部旋转机构和支撑轴(2-2)连接；所述第一旋转轴(2-1)和第二旋转轴(2-3)具有360°旋转功能，旋转云台(2)内部电机通过齿轮与第一旋转轴(2-1)和第二旋转轴(2-3)连接，支撑轴(2-2)的下部设置有供电连接口(2-6)连接电池仓(4)，电池仓(4)安装在支腿(1-4)上，第一旋转轴(2-1)通过ADCP捆绑箍固定连接ADCP(5)；具体包括以下步骤：S1、前期准备：根据研究需求选择合适的ADCP(5)型号，准备调查船、绞车、数据记录设备以及辅助工具，调整ADCP的参数，包括发射频率、测量深度范围、数据采样率， ADCP与旋转云台(2)连接；S2、部署：将搭载ADCP(5)的旋转云台(2)固定在海床基框架(1-3)上，启动ADCP(5)开始工作并设置旋转云台(2)的旋转角度和停止时间，启动云台工作；使用调查船的绞车，带缆放置安装ADCP(5)和旋转云台(2)的海床基框架(1-3)至调查位置；S3、结束监测与设备回收：观测结束后使用调查船的绞车，回收海底羽流三维扩散监测装置；S4、数据收集与分析：ADCP(5)收集数据，通过分析数据，得知监测所在地的海底羽流浓度的三维变化和流场情况；数据处理具体包括以下步骤：声波在水体中传播，撞击水中的羽流颗粒，并将撞击产生的反射能量散射到ADCP的换能器，利用水声信号处理，得到声呐方程如下：其中EL为回波级，SL为声源级，TL为传输损耗，TS为目标强度，声波在海水中的传播会发生损耗，通过计算得到：其中，TL是传输损失，R是从ADCP换能器到测量层的距离；声波的吸收系数与水体的环境条件及使用的ADCP频率有关，其计算公式为：其中，f是ADCP的频率，T是水柱的平均温度，D是检测到的最大深度，pH是水柱的平均pH值，S是平均盐度；f和f的参数公式分别为：12悬浮羽流浓度的估计：其中，A是滤纸上沉积物的质量，B是空白滤纸的质量，C是过滤的水体体积；ADCP声学反射强度估计羽流浓度，使用以下声纳方程：其中，intercept和slope是从线性回归模型中获得的参数，I是ADCP测得的声学反射强度值。db