一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置

技术领域

本发明涉及渔业资源评估中鱼类目标强度测试的技术领域，尤其涉及一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置。

背景技术

在采用水声学评估渔业资源时，鱼体目标强度(Target Strength)是将回声信号转换为鱼体大小和鱼类资源量估值的关键参数。因此，目标强度的精确测定对于渔业资源声学评估的可靠性影响极大。渔业声学评估的理论依据之一是目标强度与鱼体大小呈线性正相关，但目标强度不仅与鱼体大小相关，还与鱼鳔类型(管鳔还是闭鳔)、鱼体姿态(弯曲程度)、鱼体倾角(入射声波与鱼体主轴的角度)等因素密切相关。对于具体鱼类而言，要精确测定不同体长个体的目标强度，必须排除鱼体姿态和倾角的影响。

目前鱼类目标强度的原位测定主要有网箱测定法和悬垂测定法。网箱测定法是将自由活动的鱼置于网箱中，待其游入回声探测仪波束的有效探测范围时读取其目标强度。悬垂法是采用细绳索将鱼体控制在回声探测仪波束的有效探测范围内对其进行目标强度测量。网箱测定法更接近鱼类的自然状态，但由于鱼类进入波束有效探测范围的概率低，测试耗时极长；此外，由于鱼体姿态和倾角对目标强度的影响程度在某些情况下可能超过体长，因此网箱法测试的目标强度和鱼体大小没有很强的相关性。常用的悬垂法对鱼体空间位置的控制较好，但悬挂鱼体、调节倾角都极为困难，且存在鱼体悬挂设备干扰目标强度的问题。

发明内容

基于现有技术存在的不足，本发明的目的是在于提供了一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置，结构简单，设计合理，易于悬挂鱼体使其充分展开，便于控制和调节鱼体倾角，可有效排除悬垂设备对鱼类目标强度测量的干扰，较为精确地测定不同声波入射角度鱼体的目标强度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置，包括网箱，其特征在于：在网箱内从上到下依次设置绕线轮、角度调节尺、换能器、鱼体悬挂系统和水下视频监控系统，绕线轮输出的两根等长第一鱼线通过角度调节尺上的穿线孔后与鱼体悬挂系统上下两端的不锈钢棒连接；所述升降系统由绕线轮与两根等长的第一鱼线构成，第一鱼线分别与绕线轮和鱼体悬挂系统上下两端的不锈钢棒连接；

所述绕线轮固定于第四钢管的顶端，所述绕线轮可以控制两根第一鱼线的等幅升降。

所述第四钢管通过第四扣件与第一钢管连接；

所述第一钢管与网箱通过第一扣件连接。

所述角度调节尺由不锈钢条与角度尺构成，不锈钢条两端有穿线孔，两个穿线孔的对称中心有圆孔，紧固螺丝穿过该圆孔将角度调节尺与钢管连接，不锈钢条绕紧固螺丝旋转实现角度调节。

所述角度尺与不锈钢条下沿对齐，两个穿线孔的对称中心与角度尺的零度中心对齐，角度尺与不锈钢条通过焊接成为整体，角度尺可随不锈钢条绕紧固螺丝旋转；

所述角度调节尺两端设有穿线孔，两根第一鱼线自穿线孔穿过。

所述穿线孔孔径可调，可通过减小孔径锁定第一鱼线。

通过绕线轮等幅收放两根第一鱼线实现鱼线下方连接端鱼体悬挂系统的上升和下降；

所述角度调节尺由不锈钢条和角度尺焊接而成，角度尺的零度中心与两个穿线孔的对称中心重合，紧固螺丝通过该中心将角度调节尺固定于钢管上；所述紧固螺丝可旋松或锁死；所述不锈钢条绕紧固螺丝旋转即可实现鱼体倾斜角度的调节。

所述鱼体悬挂系统的上下两根不锈钢棒，以及角度调节尺的不锈钢条始终保持平行。所述鱼体悬挂系统中鱼体与不锈钢棒在垂直方向不可重叠，以确保在声学信号中可明确区分鱼体与不锈钢棒；所述鱼体悬挂系统上下两根不锈钢棒间距不可过大，前提是能够在声学信号中与鱼体信号明确区分；所述鱼体悬挂系统中的紧线器可对系缚在鱼体上的第二鱼线进行收放和锁定，且其在不锈钢棒上的位置可调节和锁定，通过调节紧线器在不锈钢棒上的位置和第二鱼线长度可使鱼体充分展开；

所述视频监控系统可通过调节钢管与钢管的相对位置，以及钢管在网箱上的位置实现水下摄像机在水平和垂直方向的位置调节；所述视频监控系统的水下摄像机不可位于声波波束的有效探测范围之内；所述视频监控系统的水下摄像机与鱼体在垂直方向不可重叠，以确保在声学信号中可明确区分鱼体与水下摄像机；所述水下摄像机采集的视频信息可通过电缆实时上传。

优选的，所述穿线孔的间距，以及第一鱼线与同一根不锈钢棒连接处的间距完全相等。

该装置的关键部件为升降系统、角度调节尺和鱼体悬挂系统。升降系统中两根鱼线的等幅输出保证了角度调节尺中的不锈钢条与鱼体悬挂系统中的不锈钢棒始终平行；鱼体悬挂系统中采用细的第二鱼线将鱼体悬挂在两根不锈钢棒之间，解决了传统悬垂法中鱼体弯曲的问题；鱼体悬挂系统上下两根不锈钢棒保持平行且采用细的第一鱼线连接，且鱼体与两根不锈钢棒在垂直方向不产生重叠，解决了传统悬垂法中悬挂设备干扰目标强度的问题；悬挂系统中鱼体主轴与不锈钢棒，以及角度调节尺的不锈钢条始终平行，解决了在远端控制和调节入射声波与鱼体角度的问题。

与现有技术相比，本发明的悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置的有益效果和优点在于：

1、该装置的关键部件为鱼体悬挂系统，通过两根等长鱼线连接上下两根不锈钢棒并使其保持平行，鱼体通过鱼线的拉伸悬挂于两根不锈钢棒之间。首先解决了传统悬垂法不能保证鱼体完全展开的问题，其次解决了传统悬垂法所采用的硬质材料在垂直方向与鱼体存在重合，干扰目标强度的问题。

2、该装置相对于现有技术的进步主要体现在结构简单，可轻松实现鱼体的悬挂与角度控制，可排除鱼体弯曲、倾角不明，以及悬挂系统干扰对目标强度测定准确度的影响。

3、该装置与现有技术的主要区别在于鱼体姿态可控，鱼体倾角可控可测。

4、该装置与现有技术的主要区别在于鱼体悬挂系统不会干扰目标强度。

5、该装置可以实现对入射波相对鱼体角度的远端控制和调节，可满足不同入射波角度下鱼类目标强度的测试要求。

附图说明

图1为一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置的结构示意图；

图2为一种升降系统和角度调节尺的结构示意图；

图3为一种鱼体悬挂系统的结构示意图。

图中：1-网箱；2-第一钢管；3-第二钢管；4-不锈钢条；5-第三钢管；6-第四钢管；7-第一扣件；8-第二扣件；9-第三扣件；10-第四扣件；11-绕线轮；12-角度尺；13-穿线孔；14-紧固螺丝；15-换能器；16-第一鱼线；17-不锈钢杆；18-第二鱼线；19-紧线器；20-水下摄像机(市场上贴置)；21-铅锤。

具体实施方式

实施例1：

根据图1、图2、图3可知，一种悬垂控制法测试鱼类目标强度的试验装置，包括网箱1，其特征在于，在网箱1内从上到下依次设置绕线轮11、角度调节尺、换能器15、鱼体悬挂系统和水下视频监控系统及水下摄像机20。绕线轮11输出的两根等长第一鱼线16通过角度调节尺上的穿线孔13后与鱼体悬挂系统上端的不锈钢棒17连接，通过绕线轮11收放第一鱼线16即可调整鱼体悬挂系统的上升和下降。

所述升降系统由绕线轮11与两根等长的第一鱼线16构成，第一鱼线16分别与绕线轮11和鱼体悬挂系统连接，通过绕线轮11收放第一鱼线16来调整鱼体悬挂系统所处水深；

所述绕线轮11固定于第四钢管6的顶端；

所述第四钢管6通过第四扣件10与第一钢管2连接；

所述第一钢管2与网箱1通过第一扣件7连接；

所述绕线轮11可以控制两根第一鱼线16的等幅升降。

所述角度调节尺由不锈钢条4与角度尺12构成，不锈钢条4两端有穿线孔13，两个穿线孔13的对称中心有圆孔，紧固螺丝14穿过该圆孔将角度调节尺与第四钢管6连接，不锈钢条4绕紧固螺丝(14)旋转实现角度调节；

所述角度尺12与不锈钢条4下沿对齐，两个穿线孔13的对称中心与角度尺的零度中心对齐，角度尺12与不锈钢条4通过焊接成为整体，角度尺12可随不锈钢条4绕紧固螺丝14旋转；

所述不锈钢条4两端设有穿线孔13，两根第一鱼线16自穿线孔13穿过。

所述穿线孔13孔径可调，可通过减小孔径锁定第一鱼线16。

所述鱼体悬挂系统由上下两根平行排列的不锈钢棒17、紧线器19、铅锤21及第一鱼线16和第二鱼线18依次连接而成。两根等长的第一鱼线16分别与上下两根不锈钢棒17的两端相连，鱼体通过第二鱼线18与紧线器19相连。

所述紧线器19在不锈钢棒17的位置可调整和锁定。

所述第二鱼线18一端与紧线器19连接，另一端系缚在鱼体背侧或腹侧，通过紧线器19收紧第二鱼线18使鱼体充分展开并悬垂于两根不锈钢棒17中央；

所述铅锤21顶端为一圆环，系缚于下方的不锈钢棒17两端的第一鱼线16自圆环穿过，铅锤21可以在第一鱼线16上自由滑动。

所述下方不锈钢棒17的两端系有一根第一鱼线16，所述铅锤21可以在该第一鱼线16上自由滑动。

所述的鱼体悬挂系统由两根平行排列的不锈钢棒17，紧线器19和第二鱼线18构成。紧线器19输出端的第二鱼线18系缚于鱼体背侧或腹侧的鳍条或皮肤上，紧线器19在不锈钢棒17上的位置可调节和锁定，通过调节紧线器19的位置和收紧第二鱼线18可使鱼体充分展开，并使鱼体主轴与不锈钢棒17平行或成一定角度。由于不锈钢棒17始终与不锈钢条4平行，因此，当角度调节尺绕紧固螺丝14作小角度旋转时(-30°～30°，鱼头向上为正，向下为负)，鱼体也会产生相同的角度变化。当需要使入射声波与鱼体主轴夹角小于60°或大于-60°时，只需要调整紧线器19，使鱼体主轴与不锈钢棒17间的夹角为所需角度的余角，然后保持角度调节尺水平即可。

所述水下视频监控系统由第二钢管3、第三钢管5和水下摄像机20构成，摄像机20固定于第三钢管5的底端，第二钢管3与第三钢管5通过第三扣件9连接，第二钢管3与网箱1通过第二扣件8连接，调节第二钢管3与第三钢管5的相对位置，以及第二钢管3在网箱1上的位置实现水下摄像机20在水平和垂直方向的位置调节，水下摄像机20采集的视频信息可通过电缆实时上传。

所述网箱1上沿通过第一扣件7与第一钢管2连接；所述第四钢管6方向垂直向下，通过第四扣件10与第一钢管2连接；

所述第四钢管6的下方与换能器15连接，换能器15波束垂直向下发射。

所述第一鱼线16和第二鱼线18的材质为尼龙或聚乙烯纤维，在保证强度的前提下足够细，避免产生回声信号对目标强度测试造成干扰。

如图1所示，试验时，在岸上将充分麻醉的活鱼通过第二鱼线18与紧线器19连接起来，然后调整紧线器在不锈钢棒17上的位置，通过紧线器19收紧第第二鱼线18，使鱼体充分展开并调整鱼体主轴使其与不锈钢棒17平行。开启声学设备，调整好测试参数，使换能器15垂直向水下发射声波。然后将鱼体悬挂系统轻轻放入网箱1内，保持角度调节尺与第四钢管6垂直，控制绕线轮11使鱼体悬挂系统缓慢下降至待测水深(鱼体所处水深通过声学设备实时读取)。减小穿线孔13的孔径以锁定第一鱼线16。调整水下摄像机的位置，使其正对鱼体侧面，此时即可在水面对鱼体姿态进行实时观测。此时入射声波与鱼体主轴角度为90°，声学设备测试鱼体目标强度即为声波与鱼体背侧成90°时的目标强度。

当需要测试入射声波与鱼体主轴夹角在60°～90°和-90°～-60°范围内的目标强度时，只需要旋转角度调节尺，使角度尺12的90°刻度线与第四钢管6的夹角为所需角度的余角即可。

当需要使鱼体与入射声波成-60°～60°角度时，只需要在岸上悬垂鱼体时，调整紧线器19，使鱼体主轴与不锈钢棒17间的夹角为所需角度的余角，然后保持角度调节尺水平即可。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。

在本实施例1中：

当需要测试声波从鱼体背侧垂直入射时的目标强度，首先在岸上悬挂鱼体，使鱼体主轴与不锈钢棒17平行，然后通过升降系统将鱼体调整至目标水深，保持角度尺90°刻度线与第四钢管6夹角为0°即可。

当需要测试声波与鱼体头侧主轴夹角为70°的目标强度，首先在岸上悬挂鱼体，使鱼体主轴与不锈钢棒17平行，然后通过升降系统将鱼体调整至目标水深，旋转角度调节尺，使角度尺90°刻度线与第四钢管6夹角为20°即可。

当需要测试声波与鱼体头侧主轴夹角为45°的目标强度，首先在岸上悬挂鱼体，使鱼体头侧主轴与不锈钢棒17夹角为45°，然后通过升降系统将鱼体调整至目标水深，保持角度尺90°刻度线与第四钢管6夹角为45°即可。