专利名称：小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于海洋探测器技术领域，尤其涉及一种测量海洋水文要素的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置。
背景技术：
抛弃式海洋剖面探头主要应用于获取海流流速、温度、声速、盐度等海洋水文环境剖面参数。探头释放后入水深度随时间的变化关系是决定剖面参数分布探测精度的关键之一(这类探头一般不设专门的深度传感器)。小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置用于测量剖面探头入水深度随时间的变化关系。依据实验结果，验证探头的外形、结构设计以及运动特性是否满足测深精度的需求。国内在机载投掷式海洋剖面探头下潜模型方面研究较少，国家海洋局海洋技术中心参照AXBT的原理，研制了机载投弃式温盐深浮标。目前，剖面探头运动特性的验证实验大多在水箱中进行，用高速摄影机和高速录像拍摄记录探头下沉运动状态全过程，通过对高速摄影胶片判读并采用计算机对原始数据进行光顺、拟合、等份等手段，得到入水深度随时间的变化关系。韩光等同样采用高速摄像技术，将探头悬挂在3. 5m水深的实验水箱上方，选择从四个不同高度释放，增加相应的入水速度，然后将不同高度的轨迹衔接在一起，获得全过程的下沉轨迹，但每次探头入水前与水面存在冲击，对水面及探头周围水流的影响较大，影响实验结果的精度。·
发明内容
解决的技术问题本小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型实验装置，测试剖面探头下沉运动特性的量程范围比较大，不仅可以在实验室水箱内进行实验，而且可以在水深大于IOm的水域进行实验。技术方案小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，包括控制计时器、电磁铁、光电传感器、反光片、卡槽、剖面探头、滑轮组、托盘浮体、支架、电源和释放线；释放线一端与剖面探头连接，另一端固定在固定端上，支架设于托盘浮体上；光电传感器、滑轮组、卡槽安装在支架上；电磁铁设于托盘浮体的底部，电磁铁的通断电受控制计时器的控制，并以此控制剖面探头的释放；反光片固定在光电传感器与固定端之间的释放线上，且放置在卡槽内；设定释放线的长度来控制剖面探头的下沉深度。所述反光片设于光电传感器与固定端之间的释放线上，通过调整光电传感器另一侧释放线的长度来预设不同的下沉深度。所述卡槽作为导轨，反光片在卡槽内移动。
所述控制计时器与电源连接。所述滑轮组中间滑轮的下边缘切线低于前后两个滑轮上边缘的切线。所述释放线自由漂浮在水中，留有2cm释放线在反光片和固定端之间。所述光电传感器固定在支架上，反光片通过触发光电传感器，控制计时器停止计时。该装置依靠电磁铁将剖面探头吸附在托盘浮体的底部。原理
I、根据预期的设计方案，设定释放线的长度来控制剖面探头的下沉深度，确保释放线大部分自由漂浮在水中，留有2cm释放线在反光片和固定端之间。 2、实验人员先将剖面探头牢固的系在释放线上，另一端固定在固定端上。3、将反光片预置在光电传感器与固定端之间，距离光电传感器2cm的释放线上，并将其安放在卡槽内。4、上述步骤准备完毕后，打开控制计时器电源，继电器触点闭合，将剖面探头吸附在托盘浮体底部的电磁铁上。5、按下控制计时器上的“开始”键，继电器触点断开，电磁铁断电，探头主要在自身重力、浮力的共同作用下开始下沉，控制计时器开始计时，实时将计时时间显示在显示器上。6、探头下沉到设定的深度后，释放线被拉直，带动反光片触发光电传感器，控制计时器停止计时，并将最终的计时时间显示在显示器上。7、记录显示器上显示的时间数据并回收探头，完成一次实验操作。8、依照上述步骤，可以进行剖面探头不同深度，不同质量的实验操作。有益效果本发明由于采用了以上技术方案，其具有以下优点1、本装置结构简单，工作稳定，操作方便，计时精度高，显示直观、易读，克服了释放线的缠绕问题，可有效获取实验数据。2、本发明中，释放线系于剖面探头的尾部，另一端固定在固定端上，可以对剖面探头进行回收，提高剖面探头的实验效率。3、本发明采用微处理器进行控制计时，结合光电传感器响应速度快的优点，装置整体的计时精度比较高。4、本发明使用电磁铁吸附和释放探头，比使用常规的机械方法吸附和释放探头速度快，同时还可以减小系统的计时误差。5、本发明体积较小，使用比较灵活，不仅可以在实验室水箱内进行实验，而且可以在水深大于IOm的水域进行实验。
图I为本发明的结构示意 图2为本发明在水库中使用的结构示意 图3为本发明在水箱中使用的结构示意 图中I为12V的蓄电池，给系统供电；2为控制计时器，具有控制计时功能；3为固定端，用于固定释放线；4为固定端；5为反光片；6为光电传感器，用于检测反光片；7为滑轮组；8为支架；9为释放线；10为剖面探头；11为电磁铁，释放和吸附剖面探头；12为托盘浮体；13为水箱；14为水面。
具体实施例方式实施例I :
图I一种小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型实验装置的结构示意图，实验装置的控制计时器2由微处理器(STC89C52单片机)、键盘、LED显示器和继电器等部分组成。控制计时器中的其它电子元器件均可从市场上购买。设定释放线9的长度来控制剖面探头10的下沉深度；释放线9系于剖面探头10的尾部，另一端固定在固定端3上，托盘浮体12下方的释放线9自由漂浮在水中，留有2cm释放线9在反光片5和固定端3之间；键盘上设置了 “开始”、“停止”、“清零”3个功能键，按下控制器计时器2上的“开始”键，继电器触点断开，电磁铁11断电，剖面探头10在自身重力和浮力的共同作用下开始下沉，控制器计时器2启动计时，将时间显示在8位LED显示器上；当剖面探头10下沉到设定的深度后，释放线9被拉直，带动反光片5触发光电传感器6，控制计时器2停止计时，LED显示器3显示最终 计时时间。电磁铁是HCNE1-P25型吸盘式电磁铁，光电传感器是E3F-OTP1型漫反射式光电传感器，皆为市场上可购买器件。
实施例2
图2 —种小型机载投掷式探头下沉模型实验装置在水库中使用的结构示意图，实验装置的控制计时器2由微处理器(STC89C52单片机)、键盘、LED显示器和继电器等部分组成。控制计时器中的其它电子元器件均可从市场上购买。当实验在水深大于IOm的水库进行时，控制计时器2和12V蓄电池电源I放置在小船上，即图I中的虚线框部分，托盘浮体12漂浮在水面上，实验人员在船上通过控制计时器2来完成每一次实验。设定释放线9的长度来控制剖面探头10的下沉深度；释放线9系于剖面探头10的尾部，另一端固定在固定端3上，托盘浮体12下方的释放线9自由漂浮在水中，留有2cm释放线9在反光片5和固定端3之间；键盘上设置了 “开始”、“停止”、“清零”3个功能键，按下控制器计时器2上的“开始”键，继电器触点断开，电磁铁11断电，剖面探头10在自身重力和浮力的共同作用下开始下沉，控制器计时器2启动计时，将时间显示在8位LED显示器上；当剖面探头10下沉到设定的深度后，释放线9被拉直，带动反光片5触发光电传感器6，控制计时器2停止计时，LED显示器3显示最终计时时间。电磁铁是HCNE1-P25型吸盘式电磁铁，光电传感器是E3F-5DP1型漫反射式光电传感器，皆为市场上可购买器件。
实施例3
图3 —种小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型实验装置在水箱中使用的结构示意图，实验装置的控制计时器2由微处理器(STC89C52单片机)、键盘、LED显示器和继电器等部分组成。控制计时器中的其它电子元器件均可从市场上购买。当实验在实验室内的水箱13进行时，托盘浮体12漂浮在水面14上。设定释放线9的长度来控制剖面探头10的下沉深度；释放线9系于剖面探头10的尾部，另一端固定在固定端3上，托盘浮体12下方的释放线9自由漂浮在水中，留有2cm释放线9在反光片5和固定端3之间；键盘上设置了“开始”、“停止”、“清零”3个功能键，按下控制器计时器2上的“开始”键，继电器触点断开，电磁铁11断电，剖面探头10在自身重力和浮力的共同作用下开始下沉，控制器计时器2启动计时，将时间显示在8位LED显示器上；当剖面探头10下沉到设定的深度后，释放线9被拉直，带动反光片5触发光电传感器6，控制计时器2停止计时，LED显示器3显示最终计时时间。电磁铁是HCNE1-P25型吸盘式电磁铁，光电传感器是E3F-OTP1型漫反射式光电传感器，皆为市场上可购买器件。
实施例4
小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，包括控制计时器2、电磁铁11、光电传感器6、反光片5、卡槽4、剖面探头10、滑轮组7、托盘浮体12、支架8、电源I和释放线9 ;释放线9 一端与剖面探头10连接，另一端固定在固定端3上，支架8设于托盘浮体12上；光电传感器6、滑轮组7、卡槽4安装在支架8上；电磁铁11设于托盘浮体12的底部，电磁铁11的通断电受控制计时器2的控制，并以此控制剖面探头10的释放；反光片5固定在距离光电传感器6与固定端3之间的释放线9上，且放置在卡槽4内；设定释放线9的长 度来控制剖面探头10的下沉深度。所述反光片5设于光电传感器6与固定端3之间的释放线9上，通过调整光电传感器6另一侧释放线9的长度来预设不同的下沉深度。所述卡槽4作为导轨，反光片5在卡槽4内移动。所述控制计时器2与电源I连接。所述滑轮组7中间滑轮的下边缘切线应略低于前后两个滑轮上边缘的切线。所述释放线9大部分自由漂浮在水中，留有2cm释放线在反光片5和固定端3之间。所述光电传感器6固定在支架8上，反光片5通过触发光电传感器6，控制计时器I停止计时。该装置依靠电磁铁11将剖面探头10吸附在托盘浮体12的底部。该实施例中所涉及元器件型号与上述实施例相同。
上述具体实施方式
不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。
权利要求
1.小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于包括控制计时器(2)、电磁铁(11)、光电传感器(6)、反光片(5)、卡槽(4)、剖面探头(10)、滑轮组(7)、托盘浮体(12)、支架(8)、电源(I)和释放线(9);释放线(9) 一端与剖面探头(10)连接，另一端固定在固定端(3)上，支架(8)设于托盘浮体(12)上；光电传感器(6)、滑轮组(7)、卡槽(4)安装在支架(8 )上；电磁铁(11)设于托盘浮体(12 )的底部，电磁铁(11)的通断电受控制计时器(2)的控制，并以此控制剖面探头(10)的释放；反光片(5)固定在光电传感器(6)与固定端(3)之间的释放线(9)上，且放置在卡槽(4)内；设定释放线(9)的长度来控制剖面探头(10)的下沉深度。
2.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述反光片(5 )设于光电传感器(6 )与固定端(3 )之间的释放线(9 )上，通过调整光电传感器(6)另一侧释放线(9)的长度来预设不同的下沉深度。
3.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述卡槽(4)作为导轨,反光片(5)在卡槽(4)内移动。
4.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述控制计时器(2 )与电源(I)连接。
5.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述滑轮组(7)中间滑轮的下边缘切线低于前后两个滑轮上边缘的切线。
6.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述释放线(9)自由漂浮在水中，留有2cm释放线在反光片(5)和固定端(3)之间。
7.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于所述光电传感器(6)固定在支架(8)上,反光片(5)通过触发光电传感器(6),控制计时器(I)停止计时。
8.根据权利要求I所述的小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，其特征在于依靠电磁铁(11)将剖面探头(10)吸附在托盘浮体(12)的底部。
全文摘要
小型机载投掷式海洋剖面探头下沉模型的实验装置，包括控制计时器、电磁铁、光电传感器、反光片、卡槽、剖面探头、滑轮组、托盘浮体、支架、电源和释放线；释放线一端与剖面探头连接，另一端固定在固定端上，支架设于托盘浮体上；光电传感器、滑轮组、卡槽安装在支架上；电磁铁设于托盘浮体的底部，电磁铁的通断电受控制计时器的控制，并以此控制剖面探头的释放；反光片固定在光电传感器与固定端之间的释放线上，且放置在卡槽内；设定释放线的长度来控制剖面探头的下沉深度。实验装置测试剖面探头下沉运动特性的量程范围比较大，不仅可以在实验室水箱内进行实验，而且可以在水深大于10m的水域进行实验。
文档编号G01C25/00GK102927991SQ201210259440
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者翁兴国, 叶松, 陈振涛, 张传亮, 尧怡陇, 王敬东, 王晓蕾, 焦冰, 陈晓颖, 慕新仓 申请人:中国人民解放军理工大学气象学院