一种上位机供电的海洋温度深度测量系统及其测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海洋环境信息监测领域，尤其涉及投弃式温度探头及温度深度测试方 法。
【背景技术】
[0002] 伴随着人类对海洋资源开发的逐渐深入，海洋研宄显得越来越重要。海水的温度、 深度等数据是海洋水体最基本的物理要素，也是海洋调查和监测中最重要的观测项目，他 们的量值对海洋中其它物理要素有着重要影响。为了掌握海水分布及变化规律，各个国家 都在致力于开发随海洋温度深度变化的剖面测量仪器。
[0003] XBT (投弃式温度探头）是在不影响船舰航行状态下，快速获取海洋温度剖面的设 备，其用来解决船舰在机动状态下的海洋环境参数测量问题，同时也是海洋调查、水声探测 等方面非常重要的测量装备和测量手段。
[0004] XBT主要由姿态控制部件、温度传感器、信号传输线等组成。投弃式温度探头上的 姿态控制部件，使探头按照一定的规律在海水中下降。投放XBT后，当其到达海面时，数据 采集板上的计时器开始计时，这样由探头的下降速度和下降时间，就可以计算出探头在海 水中的深度值；同时，装在探头前端的温度传感器，把海水的温度值按一定的规律，转换成 相应的电阻值，并通过信号传输线，把温度传感器的电阻值，实时地传输到数据采集器中用 于采样。这样根据电阻值就可以计算出当前海水的温度值，从而得到海水的温度深度剖面。
[0005] 实用新型名称为一种能快速获取海水温剖面数据的装置，申请号为 201020223746. 6的中国专利申请，此装置采用温度传感器获取海洋温度数据，并通过探头 下降时间估计得到海洋深度数据，这种方式获得的数据精度低，且重复性与一致性较差。
【发明内容】
[0006] 本发明提出了解决以上问题的一种上位机供电的海洋温度深度测量系统及其测 量方法。
[0007] 在第一方面，本发明提供了一种海洋温度深度测量系统。该系统包括信号获取放 大模块和释放装置，该信号获取放大模块包括温度测量模块和深度测量模块，该释放装置 包括数据采样模块和上位机。该温度测量模块用于获取反应该信号获取放大模块所处海水 温度的相关信息。该深度测量模块用于获取反应该信号获取放大模块所处海水深度的相关 信息。该数据采样模块用于接收所述海水温度相关信息以及接收所述海水深度相关信息， 并分别对该海水温度及海水深度信息进行采样处理。上位机依据所述采样结果绘制海水温 度/深度曲线图。
[0008] 在第二方面，本发明提供了一种海洋温度深度测量方法。该方法首先获取海水温 度以及海水深度相关信息。然后分别对该海水温度深度信息进行采样处理。最后依据该采 样结果，绘制海水温度/深度曲线图。
[0009] 本发明与传统的通过探头下落时间估计海洋深度数据的方法相比，测量出的海洋 深度数据更加准确、稳定性更强。并且本发明的海洋温度数据获取方式准确度更高、稳定性 更强、重复性优异、反应速度更快。此外，本发明通过外部供电方式为信号获取放大模块供 电，节约能源且减少了环境污染。同时，由于本发明采用了高采样率的数据采样模块，因此 得到的海洋温度/深度曲线更加准确。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明一个实施例的海洋温度深度测量系统示意图；
[0011] 图2为本发明一个实施例的温度测量模块的电路图；
[0012] 图3为本发明一个实施例的压力测量模块的电路图；
[0013] 图4为本发明一个实施例的海洋温度深度测量方法流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0015] 图1是本发明一个实施例的海洋温度深度测量系统示意图。该海洋温度深度测量 系统包括信号获取放大模块110、释放装置120以及连接该信号获取放大模块110与该释放 装置120之间的线缆（图中未示出）。该信号获取放大模块110用于获取反应海洋温度和 深度的相关信息，并分别对该温度深度信息进行放大处理，再将该处理后的信息通过该线 缆发送至该释放装置120。该释放装置120接收来自该信号获取放大模块110的反应海洋 温度深度信息的两路模拟信号，并分别对其进行采样处理，再依据该采样结果绘制出海洋 温度/深度曲线。此外，该释放装置120还通过该线缆为该信号获取放大模块110供电。
[0016] 下面详细阐述各模块工作原理。
[0017] 该信号获取放大模块110包括温度测量模块（图中未示出）、深度测量模块（图中 未示出）、电源管理模块115 ;其中，该温度测量模块包括温度传感器111、温度调理放大器 113,该深度测量模块包括压力传感器112、压力调理放大器114。
[0018] 该释放装置120包括数据采样模块121和上位机122,该上位机122还包括电源模 块 1221。
[0019] 该信号获取放大模块110中的压力传感器112用于获取反应该信号获取放大模块 110当前海水压力的相关信息，并将该信息发送至该压力调理放大器114。该压力调理放大 器114将该反应海水压力的相关信息进行放大处理，以得到反应该信号获取放大模块110 所处海洋深度的相关信息，并将该信息发送至该数据采样模块121。
[0020] 该信号获取放大模块110中的温度传感器111用于获取反应该信号获取放大模块 110所处海洋的海水温度相关信息，并将该温度信息发送至该温度调理放大器113。该温度 调理放大器113将该反应海水温度的相关信息进行放大处理，并将该处理后的信息发送至 该数据采样模块121。
[0021] 该数据采样模块121接收来自该温度调理放大器113的反应海水温度的相关信息 以及接收来自该压力调理放大器114的反应海水深度的相关信息，并将该反应海水温度及 海水深度的两路模拟信号进行采样处理，从而得到反应海水温度及海水深度的数字信号。 该上位机122接收来自该数据采样模块121的该海水温度及海水深度数据，绘制出海水温 度/深度曲线。
[0022] 此外，该上位机122还包括电源模块1221，该信号获取放大模块110包括电源管理 模块115。该电源模块1221通过该线缆（图中未示出）向该电源管理模块115提供电压。 该电源管理模块115将得到的该电压值进行处理，以得到该温度测量模块及该深度测量模 块所需电压，并为该温度测量模块及该深度测量模块提供电压。
[0023] 较佳地，该电源管理模块115向该温度测量模块提供1. 8伏电压，并将该1. 8伏电 压作为该温度测量模块的激励源电压；该电源管理模块115向该深度测量模块提供4伏电 压，并将该4伏电压作为该深度测量模块的激励源电压。
[0024] 图2是本发明一个实施例的温度测量模块的电路图。该温度测量模块包括电阻 R15、电阻R14、运算放大器U9A、电阻R16、电阻R17、温度传感器RT1、电阻R19、运算放大器 U9B〇
[0025] 一个例子中，该运算放大器U9A及该运算放大器U9B型号为MAX4292。
[0026] 较佳地，该温度传感器RTl为NTC热敏电阻。
[0027] 图2中，电阻R15、运算放大器U9A的正电源输出端V+、电阻R17连接至电源。电 阻R15与电阻R14相连，并将该连接点作为该运算放大器U9A的同相输入端IN+。运算放大 器U9A反向输入端IN-与该运算放大器U9A输出端OUT及电阻R16 -端相连，该电阻R16 另一端与运算放大器U9B反相输入端IN-及电阻R19 -端相连。该电阻R19另一端与运算 放大器U9B输出端OUT相连，并将该运算放大器U9B输出端OUT作为该温度测量模块的输 出端。
[0028] 该温度传感器RTl与电阻R17串联，并将该串联的连接点作为该运算放大器U9B 的同相输入端IN+。该电阻R17作为该温度传感器RTl的一个分压电阻，用于改善该温度传 感器RTl测温区间的线性度，且用来限制流过该温度传感器RTl的电流，从而减小温度传感 器RTl自发热导致的测量误差。
[0029] 该温度测量模块的输出电压Vout为：
[0030]
⑴
[0031] 其中，Vin为该温度测量模块的输入电压，Rt为该温度传感器电阻值；
[0032] 较佳地，该温度传感器采用I. 8V恒压源供电，即Vin = 1. 8伏。
[0033] 较佳地，电阻R17的取值为温度传感器RTl测温区间中点所对应的热敏电阻值，从 而使该上位机122绘制出以该测温区间中点为中心的最陡响应曲线。
[0034] 较佳地，电阻R17选用温度系数小、性能稳定的金属膜电阻。
[0035] 较佳地，运算放大器U9A及运算放大器U9B选择低温漂、低噪声的运算放大器，以 确保温度测量模块的稳定性及精度。
[0036] 较佳地，通过调整该温度测量模块中各电阻的电阻值，使得输出电压Vout限定在 0伏至该数据采样模块121满刻度值范围内。
[0037] 图3是本发明一个实施例的压力测量模块的电路图。该压力测量模块包括压力传 感器V01、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8