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海洋湍流混合过程是海洋中普遍存在的现象,它不仅是控制海洋生态环境的关键因子,而且对于大洋的质量、动量、能量输送及全球气候变化也具有重要的作用,是驱动大洋热盐环流的动力源泉(Munk and Wunsh,1998)[1-4]。近年来,海洋湍流混合研究已成为物理海洋的核心研究方向之一,得到了物理海洋学家的充分重视,并取得了一系列重大科学发现,深化了人们对大洋温盐环流驱动机制的理解。然而,对海洋湍流的研究需要有能够测量到湍流尺度的海洋湍流观测仪器,目前我国物理海洋学家所用的海洋湍流观测仪器主要是依靠从国外进口,如:湍流细微构造观测剖面仪TurboMAP,HRP湍流剖面仪等,这些仪器不但价格昂贵,而且维修困难。本文针对研究海洋湍流混合的基本物理量—温度监测开展了快速温度传感器技术的研究,并研制了一套快速高精度的温度探测系统。
论文对温度传感器的基本概念及选型做了较为详尽的介绍,针对温度探头的标定提出了一套结构合理的自动化温度传感器标定系统,使温度标定达到可编程自动化;为了能将温度探头用于海洋探测,对温度探头FP07进行了封装,完成了快速温度传感器的封装,使其温度响应时间控制在10ms以内,并将其应用到自主设计一套快速温度探测系统样机,实现对水下500m内的垂直剖面探测。本文重点介绍了高精度温度采集电路,解决了温度信号采集的精度及稳定性问题,设计了存储及通信电路,解决了自容式海洋仪器长时间稳定工作的存储需求。在PC机上开发了数据通信及处理软件,简化了操作流程,解决海上试验现场操作不方便的问题。论文首次将基于手机的便携式启动装置用于海洋测量仪器的自动化采样过程的控制。