垂直微结构湍流剖面仪振动源及减振方法分析

兰世泉，刘玉红，王延辉，刘 进，王子龙

(天津大学 机械工程学院，天津 300072)

海水剪切流速数据是研究海洋湍流运动规律和动能耗散率的重要原始资料［1－2］。有缆自由下落式微结构湍流剖面仪(简称垂直剖面仪)是目前获取海水剪切流速数据最普遍和最有效的测量平台，国外最早于上世纪50年代便开始了微结构湍流测量的研究，70年代早期，由 Osborn［3－4］于哥伦比亚大学研制成功世界上第一台垂直微结构湍流剖面仪。随后加拿大、美国、日本及欧洲其他国家都进行了垂直微结构湍流剖面仪的研制并形成各自的系列，如加拿大的 Camel、EPSONDE、VMP 等系列，美国的 AMP、TOPS、HRP 等系列，日本的TurboMAP系列，欧洲其他国家的PROTAS、MSS等系列［4－8］。国内对微结构湍流剖面仪的研究刚刚起步，仅天津大学完成了海洋微结构湍流剖面仪样机的研制［9－10］。

垂直剖面仪工作过程中产生的振动会严重影响其测量数据的准确度，因此其振动性能是影响其测量精度的最主要因素之一，对其振动源进行分析对于剖面仪优化设计、提高剖面仪测量精度、理解测量信号中的背景噪音具有重要意义。本文介绍了垂直微结构剖面仪的测量原理，在此基础上，分析、讨论了剖面仪振动噪声的来源以及如何降低振动噪声对剖面仪测量精度影响的方法。在综合分析现有减振方法的基础上，为减小剖面仪振动对剪切流传感器测量信号的影响，提出了一种全新的传感器布局方案。

1 垂直剖面仪测量原理

垂直剖面仪的运动方式为自由落体式，通过安装在其前端的翼型剪切流传感器测量海水纵剖面的微结构剪切流速，如图1所示，并在测量结束后通过系于其末端的系缆回收。……