利用布里渊频移和线宽同步反演海水温度和盐度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过布里渊频移和布里渊线宽同步反演海水温度、盐度的方法，本发明包括以下步骤：第一步是根据已有公式计算出一定范围温度和盐度下的布里渊频移和布里渊线宽；第二步根据建立的布里渊频移和布里渊线宽反演温度和盐度的数学模型，通过拟合第一步得到的值获得模型中的参数；第三步，得到所述温度和盐度的数学模型即温度与布里渊频移、线宽的关系式和盐度与布里渊频移、线宽的关系式，测量得到布里渊频移和布里渊线宽即可计算出海水的温度和盐度。本发明克服了单一使用频移或线宽反演带来的结果不准确的问题，提高了结果的准确度，实现了利用布里渊频移和布里渊线宽这两个参数同步精确反演。
【专利说明】利用布里渊频移和线宽同步反演海水温度和盐度的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海水测量【技术领域】，更具体地，涉及一种利用布里渊频移和线宽同步反演海水温度和盐度的方法，能够准确地同时使用布里渊频移和布里渊线宽反演海水的温度和盐度，可用于海洋环境检测、气象遥感等部门。
【背景技术】
[0002]激光的布里渊散射是测量一些物理参数的重要工具，它已经在光纤及大气、海洋等领域得到了应用。布里渊雷达系统使用了法布里珀罗标准具及增强型电荷耦合器件，近年来，布里渊雷达系统已经应用于如海洋温度、盐度等一些海洋参数的测量，激光回波信号通过法布里珀罗标准具之后形成法布里珀罗干涉圆环，由增强型电荷耦合器件记录法布里珀罗干涉圆环图像，对法布里珀罗干涉圆环图像进行处理，得到法布里珀罗干涉光谱图像，通过对法布里珀罗干涉光谱图像进行处理，得到布里渊频谱参数，如布里渊频移和布里渊线宽，再由这些频谱参数反演出海水的温度、盐度等参数。
[0003]目前，已经有利用布里渊频移来反演海水的温度的方法，这种方法是将盐度值和频移值作为反演海水温度的参数，通过固定盐度值来计算温度值，在不知道盐度的情况下，这种方法就不可取。而且，由于海洋温度和盐度与频移和线宽有关，当忽略线宽的影响时，结果将变得不准确。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用布里渊频移和布里渊线宽同步反演海水温度和盐度的方法。目的是实现频移和线宽两个参数同步反演得到的海水温度和盐度，并提高结果的准确度。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种利用布里渊频移和布里渊线宽反演海水温度和盐度的方法，具体包括如下步骤:
[0006]第一步:根据布里渊频移和布里渊线宽与海水温度和盐度的关系式分别计算出在一定温度和盐度范围内的布里渊频移和布里渊线宽值，所述计算布里渊频移的关系式为:
[0007]
【权利要求】
1.一种利用布里渊频移和布里渊线宽同步反演海水温度和盐度的方法，其特征在于，所述方法包括: 第一步:根据布里渊频移和布里渊线宽与海水温度和盐度的关系式分别计算出在一定温度和盐度范围内的布里渊频移和布里渊线宽值；其中所述计算布里渊频移的关系式为:
所述计算布里渊线宽的关系式为:
其中，S为海水盐度，T为海水温度，IIi (i = O~9)和Cj (j = 0-7)为常系数，λ为单位为米的激光波长，λ _。为单位为纳米的激光波长；P是海水的密度，η s是海水剪切粘滞系数，Hb是海水的体粘滞系数，Θ是散射角； 第二步:确定温度与布里渊频移、布里渊线宽的拟合关系式和盐度与布里渊频移、布里渊线宽的拟合关系式，分别利用温度拟合关系式和盐度拟合关系式作为拟合模型，以第一步的温度值、盐度值，以及计算得到的频移值和线宽作为拟合数据进行拟合，得到所述温度拟合关系式和盐度拟合关系式中的待拟合参数，其中，所述温度与布里渊频移、布里渊线宽的拟合关系式为:
其中，tx(x = I~10)是待拟合参数； 所述盐度与布里渊频移、布里渊线宽的拟合关系式为:
其中，Sy (y = I~11)是待拟合参数； 第三步:根据第二步中得到的所述温度和盐度拟合关系式中的待拟合参数，得到所述温度和盐度的拟合关系式；获得待测海水的布里渊频移和布里渊线宽，利用所述温度和盐度拟合关系式计算出海水的温度和盐度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中常系数Iii(i = O~9)和(^(」=O~7)的值为:
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述密度P的公式为:
，其中所述系数 ap> = O ~5，q = !~4)的值如下表:
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剪切粘滞系数1的公式为:
其中系数 Qe (e = O ~3)和 Re(e = O ~3)的值如下:
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述体粘滞系数nb的公式如下: nb = (4.8840-0.2488T+7.3X 1^3T2-0.6125X 1^5T3).nso
【文档编号】G01S7/48GK104166130SQ201410386610
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】梁琨, 王元庆, 周波 申请人:华中科技大学