一种海洋湍流定点混合仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于海洋探测技术领域，具体涉及一种海洋湍流定点混合仪，其能够同时、同点测量同一运动质点的速度和温度。
【背景技术】
[0002]海洋混合的观测和研宄对于理解大洋环流的维持有着重要的意义，在海洋环流模式的模拟和预测中，测量湍流混合参量起着重要作用(Bryan，1987 ；Zhang, et al, 1996 ；Jin, et al, 1999),对于完善海洋模式参数化方案也有十分重要的科学意义，它是提高海洋预报能力的关键技术，且能够促进海洋模式的发展和验证。由于海洋湍流微结构观测受到国内外关注，湍流微结构剖面仪的研宄取得一系列进展且形成了系列产品，如加拿大的camel、EPSONDE、VMP等系列，美国的AMP、TOPS、HRP等系列，日本的TurbMAP系列，欧洲其他国家的PR0TAS、MSS等系列。国内对海洋湍流微结构湍流剖面仪的研宄刚刚起步，仅天津大学完成了海洋微结构湍流剖面仪速度剪切样机的研制，中国科学院南海海洋研宄所完成了海洋温度微结构样机的研制，但还未形成产品。
[0003]目前湍流热热扩散系，常规的观测主要有两类:其一，在各向均匀同性湍流假设的条件下，利用自由下落式装备测量温度梯度方差，然后通过0SbOrn&COX(1972)公式估算湍流热扩散系数；其二，通过自由下落式装备测量湍动能耗散率，然后通过Osborn公式估算湍流涡扩散系数，最后假设湍流密度脉动主要在温度脉动产生前提下，湍流热扩散系数等价于涡扩散系数，得出湍动能耗散率与热耗散率的关系。对于微结构剖面湍动能耗散率和湍流热耗散率的观测，目前，浅海和深海的观测均有报道。但是由于随船剖面观测的局限性，垂向剖面混合观测很难与大尺度海洋事件直接相关。
[0004]随着提高海洋测量精度的现实需要，定点湍流混合的观测越来越受到重视[Moum，2007 ；Moum and Nash 2009]。定点湍流混合的热扩散率观测通过时间序列的湍流混合研宄，成功地揭示了湍流混合对西太暖池在El-Nin?ο事件前形成的机制。但是，目前海洋湍流混合的测量是剖面观测仪，必需随船进行耗费大量的船时。Moum，2007 ；Moum and Nash2009仅仅是对热扩散率的定点观测。
[0005]随着海洋探测的需要，要想实现海洋湍动能耗散率与热耗散率同步、同点观测，急需一种能够定点观测海洋湍流混合的仪器。
【实用新型内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种海洋湍流定点混合仪，其能够同时、同点测量同一运动质点的速度和温度，利用泰勒冻结湍流假设，计算出波数谱，并与惯性子区和耗散子区理论谱进行比对，实现在1-5000米海洋定点测量湍流混合率。
[0007]依据本实用新型的技术方案，提供一种海洋湍流定点混合仪，其包括快速温度传感器、声学多普勒三维点式流速测量仪、6000米水深耐压钛合金电池仓、快速温度传感器通过耐压水密线连接ADV后盖特制8芯接口 ；其中快速温度传感器由探头37、钛合金弯形管36、锥形管35、第一圆筒管34、设置于锥形管35与第一圆筒管34之间的内丝扣连接件、夕卜螺丝33、第二圆筒管32、第三圆筒管31组成。
[0008]其中，探头37插入钛合金弯形管36中，钛合金弯形管36置入锥形管35中，第一圆筒管34，壁厚1.2mm，锥形管35与第一圆筒管34由内丝扣连接件连接；有外丝扣的第一圆筒管34 —端置入第二圆筒管32的内丝扣中连接，同时再通过外螺丝33固定第一圆筒管34和第二圆筒管32，第二圆筒管32的另一端的外丝扣与含有内丝扣的第三圆筒管31连接。第三圆筒管31中设置有电路，并与水密线连接。
[0009]优选地，声学多普勒三维点式流速测量仪内置姿态传感器(MU)。钛合金电池仓为4个，管壁厚0.8cm，仓体内径61.5mm，有效容积长度460mm，能够放置2组450Wh锂电池组；电池仓与ADV主机用Y型水密线连接，每根水密线有2芯，能够同时连接4个电池仓。
[0010]此外，快速温度传感器通过耐压水密线连接ADV后盖特制8芯接口。快速温度传感器和ADV产品外壳由TC4钛合金加工而成，由316不锈钢支架将ADV和快速温度传感器固定在支架上，并保证快速温度传感器探头位于ADV测量点上。外支架形成的圆柱绕流对流场的影响在测量点要忽略不计。
[0011]本实用新型海洋湍流定点混合仪能够同点、同步测量海洋运动粒子的温度和速度，通过泰勒冻结假设得出频率谱与波数谱的关系，进一步利用观测的速度温度信号求出热耗散率。本技术方案的优点在于:
[0012]1.通过同点观测速度和温度信号，可以测量湍流热耗散率的时间序列。
[0013]2.通过同点观测速度和温度信号，采用一路温度信号与速度信号同时、同点观测，另一路温度信号与速度信号同点观测，可以在测量湍流热耗散率的同时，观测热通量的变化。
[0014]3.可以在5000米海深进行观测。
【附图说明】
[0015]附图1为依据本实用新型的海洋湍流定点混合仪传感器与测量点示意图；
[0016]附图2为本实用新型使用的海洋湍流定点混合仪示意图；
[0017]附图3为快速温度传感器外结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术方案的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。另外，不应当将本实用新型的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
[0019]本实用新型提出一种海洋湍流定点混合仪，其利用声学多普勒三维点式流速测速仪(ADV)和快速温度传感器同时、同点测量同一运动质点的速度和温度，利用泰勒冻结假设，计算出波数谱，并与惯性子区或耗散子区理论谱进行比对，实现在1-5000米海深定点测量湍流热耗散率。
[0020]海洋湍流定点混合仪包括快速温度传感器、声学多普勒三维点式流速测量仪、6000米水深耐压钛合金电池仓、快速温度传感器通过耐压水密线连接ADV后盖特制8芯接口，以上五部分组成深海瑞流定点混合仪，可以在1-5000米水下同点观测热通量、动量通量、湍动能耗散率和热耗散率。快速温度传感器由8部分(探头37、钛合金弯形管36、锥形管35、第一圆筒管34、设置于锥形管35与第一圆筒管34之间的内丝扣连接件、外螺丝33、第二圆筒管32、第三圆筒管31)组成。快速温度传感器的耐压外壳采用TC4钛合金棒加工而成，其包括探针部分37、最前面的钛合金弯形管外加聚酯材料保护的弯形外壳、多节圆筒及连接件结构；具体连接关系如下:探头37插入钛合金弯形管36中，钛合金弯形管36置入锥形管35中，第一圆筒管34，壁厚1.2mm，锥形管35与第一圆筒管34由内丝扣连接件连接，第一圆筒管34的一端有外丝扣置入第二圆筒管32的内丝扣中连接，同时再通过外螺丝33固定第一圆筒管34和第二圆筒管32，第二圆筒管32的另一端的外丝扣与含有内丝扣的第三圆筒管