自容式湍流剖面观测仪设计与试验研究

乜云利

中国海洋大学

摘要：

海洋湍流导致了海洋中各种物质的扩散和混合，是引起海洋混合的重要而普遍的形式之一。海洋内部能量从大尺度到小尺度再到微尺度传递，最终以微尺度湍流形式耗散。海洋湍流在水体交换与海洋能量演化中起着尤为重要的作用，海洋湍流混合过程对大洋热盐环流具有极其重要调控作用。因此，海洋湍流的研究已然成为海洋科学研究的重要领域。　　海洋湍流研究的发展和海洋湍流观测仪器的研发密切相关，与国外湍流观测技术研究相比我国存在一定的差距。因此，为满足国内海洋湍流观测资料的迫切需求，研制具有自主知识产权的国产微尺度湍流观测仪器、提升我国在海洋湍流混合研究领域的成果，有着重要的应用价值和科学意义。　　本文研制了自容式湍流剖面观测平台与微尺度海洋湍流采集电路。通过分析总结国内外湍流测量平台的优缺点，设计完成了剖面测量平台的机械结构设计。基于打压试验与水库试验，验证了平台工作深度1500米、下潜速度可调范围0.3-0.9m/s、运动状态接近垂直;通过分析剖面测量平台的工作原理与海洋湍流信号的采集原理，设计完成了湍流剖面采集电路系统。包括主控电路、大容量存储电路、16路采集电路等。基于室内试验，验证了控制电路的稳定性、采集卡准确的捕捉能力以及满足湍流观测要求;最后，通过与MSS90的远海试验，证明自容式湍流观测仪在波数空间内脉动剪切流速波数谱与Nasmyth理论谱两者吻合良好。与MSS90剖面仪同步观测同一海域，两者湍动能耗散率数量级一致。验证了自容式剖面湍流观测平台的有效性与稳定性。

关键词：海洋湍流;自容式湍流剖面观测仪;数据采集;系统设计

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：控制工程

导师姓名：宋大雷

学位年度：2015

语种：中文

分类号：TH766.1

页数：75

在线出版日期：2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）