一种海洋风成噪声源同步邻近记录装置及其应用

1.本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及一种海洋风成噪声源同步邻近记录装置及其应用。


背景技术：

2.在海洋环境中，声波是探测、跟踪，水声通信、导航、定位、水下遥控等的主要手段。一方面，从声呐方程可以知道，海洋噪声是各类声呐的干扰背景场，声呐系统的性能直接受海洋噪声的制约；另一方面，海洋噪声包含了关于海面状况、船舶信息、海底地慢的构造过程、海洋发声动物的行为等等多方面的大量信息，由海洋噪声数据可以反演出海面、海水和海底的各种信息。
3.一般都会通过记录装置对海洋噪声源进行监测，其记录装置对于自身的续航性以及记录的准确性都有着极高的要求。
4.经过分析，现有的海洋噪声源同步邻近记录装置还存在如下的缺陷：
5.其海洋噪声源同步邻近记录装置的风速传感器准确度低。
6.其海洋噪声源同步邻近记录装置的续航能力差，不具有长时间作业的能力。
7.其海洋噪声源同步邻近记录装置回收定位较差。


技术实现要素：

8.为此，本发明的目的在于提供一种传感器准确度高，具有长续航，且能够进行自身回收的海洋风成噪声源同步邻近记录装置。
9.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
10.一种海洋风成噪声源同步邻近记录装置，包括浮垫、安装板、链条、负重板、固定块、支架、支撑杆、信号处理组件、限位器、太阳能电池板、负重球、套管、垂杆，
11.所述浮垫顶部的两边内壁均固接有固定块，固定块的另一边连接有支架，支架的顶部外壁开设有弧形槽，横杆的外壁活动连接有套管，支架的顶部外壁相对的两侧分别设有相对的圆形孔，弧形槽的内壁通过所述相对的圆形孔固定有横杆，套管通过所述横杆与支架活动连接；套管的顶部外壁固接有支撑杆，套管的底部外壁固接有垂杆，垂杆的底部连接有负重球，浮垫底部的两侧外壁均固接有安装板，安装板的底端外壁开设有安装槽，安装槽的内壁设置有链条，链条的底部外壁连接有负重板，支撑杆的顶部外壁安装有信号处理组件；
12.支架的一边外壁开设有凹槽，凹槽内安装有定位芯片；支撑杆的外壁设有太阳能电池板；支架顶部设有限位器，限位器与支撑杆和太阳能电池板的尺寸相适配，以使得限位器不与太阳能电池板中的任一部件相接触，使支撑杆仅能在限位器限制的平面内运动，所述浮垫底部的两个安装板的连线与所述平面不平行；浮垫的底端外壁开设有排水槽，排水槽与支架的位置相适配以使浮垫顶部积水排出。
13.作为优选，所述信号处理组件包括：用于接收水听器信号的接收器，所述接收器的
顶端安装有风速传感器。
14.作为优选，所述负重球、套管、垂杆的具体连接方式为：套管底部的一边外壁开设有矩形孔，负重球顶部也设有矩形孔，其垂杆的顶部尺寸与套管底部的矩形孔尺寸相适配，其垂杆的底部尺寸与负重球顶部的矩形孔尺寸相适配，使垂杆与负重球固定连接。
15.作为优选，所述限位器的结构为：支架顶部固接有一对相互平行的弧形杆，支撑杆从一对相互平行的弧形杆中间穿过，任一个弧形杆不与太阳能电池板中的任一部件相接触，一对所述弧形杆限制支撑杆在夹在一对相互平行的所述弧形杆中的平面内运动。
16.作为优选，所述支撑杆的内部设有备用电池。
17.作为优选，所述浮垫呈u型设置，负重球和垂杆的重量之和大于支撑杆、太阳能电池板、信号处理组件之和。
18.本发明还提供了应用所述的海洋风成噪声源同步邻近记录装置，优化海洋噪声级测量的方法，包括以下步骤：
19.s1、使用所述海洋风成噪声源同步邻近记录装置测定海面风速的时间序列数据，同时使用标准仪器测定标准海洋噪声级的时间序列数据；
20.s2、通过机器学习方法，得到海面风速的时间序列数据与标准海洋噪声级的时间序列数据的相关性关系；
21.s3、在待测试海面上，使用所述海洋风成噪声源同步邻近记录装置，测定海面风速和海洋噪声级，使用海面风速根据相关性关系修正测得的海洋噪声级，得到更新后的海洋噪声级。
22.本发明具有以下的特点和有益效果：
23.(1)该用于海洋噪声源同步邻近记录装置，通过设置有浮垫、支架、支撑杆、套管、风速传感器、垂杆、负重球、链条和负重板，浮垫漂浮在海面上，呈u型设置不易侧翻，且支撑杆连接的接收器和风速传感器在测量过程中会随着浮垫的晃动而晃动，套管被带动旋转的同时底部的垂杆和负重球稳定重心并对晃动力度进行抵消缓冲，同时浮垫底部安装板连接的链条和负重板进一步减少风速传感器的晃动，提高风速传感器的精确度，由于风速增大时，水面波高随之增大，因而水面粗糙度增大，使水面空气流动受阻，形成乱流速度成分，从而影响风速传感器的精确度。
24.支架顶部的弧形杆对支撑杆的移动进行限位，结构可移动防止受力过猛断裂，且负重球和负重板对晃动的力度进行缓冲抵消，提高结构稳定性，避免在大风浪中翻转沉没，提高了记录装置的使用效率。
25.(2)该用于海洋噪声源同步邻近记录装置，通过设置有太阳能电池板，使用过程中支撑杆两边的太阳能电池板可以吸收太阳能提高装置的续航，提高了记录装置的续航能力。
26.(3)该用于海洋噪声源同步邻近记录装置，通过设置有排水槽和定位芯片，浮垫底部开设的排水槽在减重的同时可以方便浮垫顶部积水的排出，支架一边的定位芯片方便对装置进行定位，提高了记录装置的实用性。
27.(4)提高风速传感器的精确度后，更高精确度的风速传感器得到数据通过风速反演、海洋噪声级反演，可对接收器获取到的海洋中的噪声级进行校正，提高本装置输出信号的精确性。
28.(5)该用于海洋噪声源同步邻近记录装置，通过风速传感器获取精确的风速数值，且由于海洋环境噪声级和风速的对数满足一定的线性关系，在同步获取某海域的海洋噪声级和风速的检测数据时，在取得足够多的数据下就可以确定该海域环境噪声级和对数风速的关系式，并可利用分段反演法获得风速的准确值，可作为以后海洋研究领域的风速反演经验知识和海洋噪声级反演经验知识。基于上述数据分析，进一步优化海洋噪声级的测量，得到更可靠的测量结果。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
31.图1为本发明实施例的的整体结构示意图；
32.图2为本发明实施例的的测量稳定结构示意图；
33.图3为本发明实施例的的套管连接结构示意图；
34.图4为本发明实施例的的浮垫结构底部示意图。
35.附图标记：1、浮垫；2、安装板；3、链条；4、负重板；5、固定块；6、支架；7、弧形杆；8、支撑杆；9、接收器；10、风速传感器；；11、太阳能电池板；12、备用电池；13、定位芯片；14、负重球；15、套管；16、垂杆、17、排水槽。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结
合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。
40.一种海洋风成噪声源同步邻近记录装置，包括浮垫1，浮垫1顶部的两边内壁均固接有固定块5，固定块(5)的另一边连接有支架(6)，支架(6)的顶部外壁开设有弧形槽，横杆的外壁活动连接有套管(15)，支架(6)的顶部外壁相对的两侧分别设有相对的圆形孔，弧形槽的内壁通过所述相对的圆形孔固定有横杆，套管(15)通过所述横杆与支架(6)活动连接；套管15的顶部外壁固接有支撑杆8，套管15的底部外壁固接有垂杆16，垂杆16的底部外壁通过连接有负重球14，浮垫1底部的两侧外壁均固接有安装板2，安装板2的底端外壁开设有安装槽，安装槽的内壁设置有链条3，链条3的底部外壁通过连接有负重板4，支撑杆8的顶部外壁安装有接收器9。
41.其中，接收器9的顶端外壁安装有风速传感器10，其套管15底部的一边外壁开设有矩形孔，负重球14顶部也设有矩形孔，其垂杆16的顶部尺寸与套管15底部的矩形孔尺寸相适配，其垂杆16的底部尺寸与负重球14顶部的矩形孔尺寸相适配，支架6的一边外壁开设有凹槽，凹槽内安装有定位芯片13。支撑杆8的内部嵌入有备用电池12，可在太阳能电板11失去作用时发挥其供电作用。支撑杆8的外壁设有太阳能电池板11。支架6顶部的两侧外壁均固接有弧形杆7，弧形杆7与支撑杆8和太阳能电池板11的尺寸相适配，以使得弧形杆7不与太阳能电池板11中的任一部件相接触，避免产生摩擦，同时对支撑杆8的运动起到限位作用。浮垫1的底端外壁开设有排水槽17，排水槽17与支架6的位置相适配，以使得减重的同时可以方便浮垫1顶部积水的排出。浮垫1呈u型设置，负重球14和垂杆16的重量之和大于支撑杆8、太阳能电池板11、风速传感器10和接收器9之和。
42.当需要使用海洋噪声源同步邻近记录装置时，浮垫1漂浮在海面上，呈u型设置不易侧翻，且支撑杆8连接的接收器9和风速传感器10在测量过程中会随着浮垫1的晃动而晃动，套管15被带动旋转的同时底部的垂杆16和负重球14稳定重心并对晃动力度进行抵消缓冲，同时浮垫1底部安装板2连接的链条3和负重板4进一步提高结构稳定性，提高整体结构的稳定性有利于10风速传感器的测量准确性，支架6顶部的弧形杆7对支撑杆8的移动进行限位，使用过程中支撑杆8上的太阳能电池板11可以吸收太阳能提高装置的续航，浮垫1底部开设的排水槽17在减重的同时可以方便浮垫1顶部积水的排出，支架6一边的定位芯片13方便对装置进行定位，在10风速传感器测量后的结果可与9接收器获取到海洋水听器测量的海洋噪声级进行相关性研究，进而还可进行对该海域的风速反演或者海洋噪声级反演的研究工作，对于海洋水声研究领域起到一定的作用。通过风速传感器获取精确的风速数值，且由于海洋环境噪声级和风速的对数满足一定的线性关系，在同步获取某海域的海洋噪声级和风速的检测数据时，在取得足够多的数据下就可以确定该海域环境噪声级和对数风速的关系式，并可利用分段反演法获得风速的准确值，可作为以后海洋研究领域的风速反演经验知识和海洋噪声级反演经验知识。
43.应用如权利要求1至3中任意一项所述的海洋风成噪声源同步邻近记录装置，优化海洋噪声级测量的方法，包括以下步骤：
44.s1、使用所述海洋风成噪声源同步邻近记录装置测定海面风速的时间序列数据，同时使用标准仪器测定标准海洋噪声级的时间序列数据；
45.s2、通过机器学习方法，得到海面风速的时间序列数据与标准海洋噪声级的时间序列数据的相关性关系；
46.s3、在待测试海面上，使用所述海洋风成噪声源同步邻近记录装置，测定海面风速和海洋噪声级，使用海面风速根据相关性关系修正测得的海洋噪声级，得到更新后的海洋噪声级。
47.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。