技术领域
[0001] 本发明属于海水盐度测量技术领域,具体涉及一种非接触式雷达海水盐度测量方法。
相关背景技术
[0002] 传统的海水盐度测量方法是:将盐度计浸泡到海水里,通过测量海水电导率测算海水盐度。应用较多的是电极式盐度计,电极式盐度计是利用电导测盐的仪器,由于电极式盐度计测量电极直接接触海水,容易出现极化和受海水的腐蚀、污染,使性能减退,到最后测量数据出现较大偏差,严重限制了在现场的应用。目前,电极式盐度计主要用在实验室内做高精度测量,无法实现大面积海域的现场盐度检测。
具体实施方式
[0015] 以下所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
[0016] 以下实施例可理解为单独表达本发明的局部结构或方法的一部分,也可以理解为实施例之间相互组合解释了本发明更大范围的结构或方法的内涵。
[0017] 实施例1:一种非接触式雷达海水盐度测量方法,如图1‑3所示,包括如下步骤:
(1)通过晶振产生发射信号;
(2)对发射信号进行变频混频调整到需要的频率;
(3)频率调整好后,发射信号经滤波和功率放大,通过接收发射天线发射出去;
(4)接收发射天线接收到回波后进行滤波;
(5)滤波后,在频谱分析设备上读取回波信号强度;
(6)根据回波信号强度反演海水盐度。
[0018] 实施例2:所述的步骤(2)中,发射信号的频率范围为3‑30MHz(即高频电磁波);
所述的步骤(3)中,如图2所示,发射信号调整好后,占空比为1,需要说明的是,发射信号调整为占空比为1是常规的方式;
所述的步骤(3)中,发射接收天线正对海面设置且距离海面小于100m;
所述的步骤(5)中,如图3所示,发射信号中心频率2为接收发射天线接收的发射信号回波,并非海洋表面的信号回波,而一阶回波1是海洋表面的信号回波里最强的,因此,读取一阶回波谱的信号强度,所述的步骤(6)中,根据一阶回波谱的信号强度反演海水盐度。
[0019] 实施例3:所述的步骤(6)中,反演海水盐度的方法为:
(S1)计算表层海水电导率
已知沿海水表面传播的高频雷达回波功率强度公式为:
(1)
公式(1)中, 为雷达的接收功率,Pt为雷达的发射功率,Gt为天线增益,R为地物目标与雷达天线的距离,λ为微波波长,δ为雷达接收天线方向上地物目标的有效面积,K为表层海水电导率;可见,雷达接收回波强度与表层海水电导率成正比例关系;因此,可根据公式(1)反推海水电导率;
需要说明的是,由于发射接收天线距离海面仅100m以内,故本发明计算表层海水电导率未考虑大气衰减的影响;
(S2)根据表层海水电导率计算表层海水盐度,如下式所示:
S=1000KW*C/ D +18(2)
公式(2)中, S 代表盐度; K 代表电导率; C 代表实际温度,单位℃; D 是大气压;
需要说明的是,公式(2)适用于表层海水盐度的计算,本发明的计算方法假定海水表层的总含盐量不会因为海水的流动而改变。
[0020] 本发明的使用原理:频率在3MHz‑30MHz的电磁波(即高频电磁波)具有可沿海水表面绕射的特性,且传播距离根据海水的导电性及海水表面盐度呈正相关关系。本发明利用高频电磁波沿高导电海水表面绕射传播特性和布拉格反射特性,根据雷达回波信号的强度反演海水表面盐度。