一种面向港口溢油监测的小型激光荧光遥测系统

目前,针对港口溢油巡航监测缺乏行之有效的技术手段。为探索激光诱导荧光光谱技术应用于港口溢油监测的可行性,以微型光纤光谱仪搭建小型激光荧光遥测实验系统,并对其性能进行测试分析。结果发现,在光谱仪曝光时间设为最小(1.11 ms)的情况下,环境光对荧光测量仍会产生影响,利用减背景法可以有效去除溢油荧光信号中环境光的影响;在相同条件下,系统测得不同油质溢油样品的荧光光谱表现出不同的光谱特征,轻质油较重质油的荧光峰蓝移、荧光更强;在上述环境光背景影响和光谱测量分析的基础上,进一步测试了系统的信号探测稳定性,结果显示,系统重复测量的相对标准偏差RSD=2.54%,表明该系统具有较好的信号探测稳定性。综上,基于微型光纤光谱仪的小型溢油激光荧光遥测系统可望在近岸港口溢油巡航监测中发挥重要作用。     

一种机载激光测深回波信号的处理方法

利用回波信号的物理性质代替几何性质,将Darcy渗流方程与非线性扩散方程耦合,提出了一种基于多物理场的信号处理方法,通过有限差分方法进行离散化处理,实现对机载激光测深回波信号的处理。在此基础上,基于激光在海水中的传播特性,建立数学关系式,对机载532 nm激光测深系统回波信号进行数值模拟,利用多物理场信号处理方法对仿真模拟数据进行处理,并与传统滤波方法比较。实验结果表明,该方法可以很好地应用于机载激光回波信号的处理中,通过比较得出多物理场方法精度较高,算法稳定,验证了该方法的可行性与有效性。     

海底激光探测装置

海底激光探测装置圣地亚哥斯巴达激光系统实验室开发了一种海底激光摄象机，即使用一种同步开放技术，只截取有关目标的激光信号反射的旋涡水可视装置。该系统为便携式装置。可专供潜水员使用，使用以６ｎｓ输出的１００ＭＪ（兆焦耳）的兰－绿色Ｙａｇ（钇铝石榴石）激光...     

一种水下激光成像的新方法

在我国沿海近岸,急需通过激光同步扫描方法建立1套浑水观测系统,解决水下视觉问题。本文研究了激光在水下的传输特性,结合散射光的分布特性,确定同步扫描的光学结构设计,通过对获得的系统各类信号特性的分析,设计合适的成像系统;并从理论和水池试验两方面分别论证了这种系统消除散射影响的有效性;论述了这种系统在浑水中的宽视角场和全景深的优良特性。     

激光悬沙测量传感器研究

激光悬沙测量传感器是一种直接测量现场水体的激光粒度仪.激光悬沙测量传感器由水下机和分析软件组成.针对粒径测量范围和浓度适用范围提出了环形光电探测器、激光器、准直光路、信号存储电路的设计原则.同时采用改进的R-R分布法.利用多线程技术,对现场激光悬沙测量传感器采集的光能数据处理问题进行了研究.文中还介绍了实验室比测和现场试验结果.     

激光-声联合探测中水表面声波检测方法进展

激光-声联合探测技术在空基-水下通信、水下目标探测及海洋环境检测等领域具有巨大的应用潜力,对于国家安全、资源勘探和海洋监测等具有重大意义。其中,水表面波检测技术是激光-声探测的关键技术。系统研究了水表面波检测技术中常用的激光衍射法、光通量法、激光多普勒测振法和激光干涉法等方法,系统阐述和分析了其技术原理、发展现状及存在的问题,结合我国当前的现状和迫切需求,给出了水表面波检测技术的发展趋势,对该技术的研究和发展具有很好的参考价值。     

海底管道超声内检测器开发与工程测试

目前国际上应用较为普遍的海底管道内检测技术主要有漏磁检测技术、超声波检测技术、涡流检测技术。与漏磁内检测技术相比,超声波内检测技术可以直接定量测量管道的剩余壁厚,检测精度较高。本文针对超声内检测器系统开发与缺陷识别量化问题,引入闸门检测超声智能检测方法,对超声内检测器的通过性、检测精度进行工程测试,完成超声内检测器整机系统开发与技术定型。实验结果表明：该系统能够有效发现针孔类缺陷,金属损失类缺陷检出率均大于90%,80%置信度深度精度为±0.04～±0.18 mm,能够满足实际工程应用需求。     

机载激光测深系统椭圆扫描轨迹及覆盖情况分析

以国内外两种典型机载激光测深系统CZMIL和LADM-II为研究对象,介绍了两种系统的扫描机械结构,并针对椭圆扫描构建了激光点云轨迹模型,采用模拟计算、图形仿真和统计分析等方法对比了两种系统的点云分布及覆盖情况。实验结果能为工程应用中测线布设和改善我国机载激光测深系统设计提供参考。     

多通道海洋激光雷达溢油监测系统高台实验分析

系统介绍多通道海洋激光雷达溢油监测系统的硬件结构和高台实验,探讨多通道激光雷达探测溢油的可行性;此系统采用355 nm波长的3倍频Nd:YAG激光作为激发源,利用125 m高的实验平台,在白天和夜晚2种环境下进行实验,获得多种目标的雷达信号,并提取不同目标的特征荧光光谱,分析结果与实际情况相符。实验证明多通道海洋激光雷达溢油监测系统性能可靠,可以有效地进行溢油探测。     

机载激光测深精度外部检核方法

给出了单波束测深的原理,分析了单波束观测数据预处理模型,提出了采用单波束测深成果检核机载激光数据质量的技术方法,并以我国自行研制的机载激光测深系统为例,给出了该系统在某海区试验数据的外部检核结果.针对两种测深手段之间明显存在系统性偏差的问题,提出了以单波束测深成果为控制,对机载激光测深数据系统偏差进行校正和补偿的处理方...     

水下微地貌三维激光地形仪研制

为了高精度获取泥沙冲淤引起的地貌变化,提升滩海工程物理模拟实验研究水平,将激光三角反射原理应用于水下地形测量,基于该原理研制了微地貌三维激光地形仪。重点介绍激光三角反射原理、地形仪的组成、水下误差分析及校正。在结构设计方面,采用两轴系垂直的二维平面结构布局,利用两台伺服电机组成二维运动控制系统,通过丝杠传动带动探头实现扫描区域全覆盖,激光测量装置安装在探头上并获取高程数据,利用总线传输技术进行信号采集。在软件设计方面,基于虚拟仪器软件LABVIEW开发了三维激光测量仪测控软件。实验测试表明,该地形仪实现高精度设计要求。     

船基激光法波浪测量仪器的研究

介绍了船基激光法波浪测量仪器研制的可行性。船载激光测波是利用舰船作测量平台,在水面上方设置激光测距装置,以一定的频率测量探头与水面的垂直距离,分析所测距离信号的变化规律,可以得出波浪高度、周期等信息,描述出波浪的形态和变化规律。文章提出了测量原理,分析了可能遇到的测量误差,给出了相应的解决措施,得出了研究开发船基激光法波浪测量仪器的可行性结论。     

机载激光测深技术研究进展

分析了国内外机载激光测深技术的发展动态,指出了我国研制机载激光测深系统存在的问题。针对机载激光测深系统测深数据量大、条带拼接难度大、环境参数改正难以准确进行的瓶颈问题进行了分析,并提出了针对性的建议,为进一步研制该系统提供了借鉴。     

激光荧光法鉴别油类的研究

一、前言激光荧光法是以激光为激励光源的荧光光谱分析方法。机载激光荧光传感器是海洋环境石油污染航空监测的有效手段。它不仅能用来发现海面上的溢油及其范围,而且能鉴别溢油的种类。 Fantasia,J.F.等人,1970年就着手研究用激光激励油荧光的方法来发现海洋环境中的溢油、确定溢油种类和数量的可行性。随后,各种以337.1nm氮分子激光为激励光源、采用距离选通接收技术、用光学多通道分析仪作讯号处理和记录的机载激光荧光传感器试验系统相继出现。实验室和现场飞行试验都取得良好效果。近来,已将实验室测得的各种油样的荧光发射光谱储存到计算机里,再与输入的现场获得的溢油荧光谱相比较,从而能很快地识别现场溢油的种类。但是,由于海洋环境的复杂性,有     

激光Doppler测流系统中光学参数的确定

本文着重讨论了双光束条纹型激光多普勒测流系统中,光学分束系统参数与散射信号的关系,列出了有关的公式。计算了园形截面的散射颗粒直径与干涉条纹周期呈不同比值时对信号的影响,其结果与以前采用矩型截面进行计算的结果差异较大。以设计一台激光海流计为例,推荐一种以选择与散射粒径相匹配的条纹周期为出发点的光学参数选择方法。最后介绍作者提出的为实现这种选择的光学布置。     

机载海洋激光荧光雷达测量海表层叶绿素a浓度的算法研究

基于中国海洋大学研制的我国首台机载海洋激光荧光雷达系统及其测量海水中叶绿素a浓度的方法;对该系统在烟台至荣成沿岸海域进行实验的情况作一回顾,并对实验数据进行了处理,采用拉曼校正归一方法,反演了海表层的叶绿素a浓度,同时利用激光雷达方程反演出了海水的衰减系数;另外,提出了最小二乘拟合提取信号峰值的新反演算法。反演结果与往年同时期采集数据较为吻合,使用最小二乘拟合提取信号峰值的算法反演的叶绿素a浓度更接近于近期实地测得的结果。     

基于单矢量水听器四种方位估计方法

单矢量水听器能同时拾取声场的声压和振速信息,可以估计目标方位。根据不同的噪声背景和信号形式,单矢量水听器有多种方位估计方法。平均声强器的处理方法能很好地抗各向同性的非相干干扰;线谱方位估计能有效检测辐射线谱信号的目标,并进行目标方位估计。当宽带信号中存在线谱相干干扰,以及线谱信号被宽带相干噪声干扰时,上述两种方法不能检测目标。为解决这个问题,新提出了直方图和加权直方图两种方法,直方图方位估计法能抗强线谱相干干扰,并能区分含线谱的多目标;加权直方图方位估计法能从宽带相干干扰中检测目标,估计目标方位。并着重介绍了后两种方法的原理,对四种方法进行了计算机仿真,并用海试结果验证了上述结论。     

基于双路图卷积的黄河三角洲湿地地物分类研究

黄河三角洲湿地地物精确分类对湿地资源的保护、开发和利用具有重要意义。目前的湿地分类算法大多存在着全局信息利用不足,地物类型边界不易区分等问题,导致分类精度不高。针对此问题,本文提出了基于双路图卷积的黄河三角洲湿地地物分类算法,包括图结构数据构建模块、特征提取与融合模块两部分。图结构数据构建模块,设计欧式图表示光谱值之间的绝对差异,衡量不同地物类型,设计余弦图表达不同像素光谱波形之间的差异,用以区分不同的地物边界;特征提取与融合模块,利用图卷积聚合全局信息,对欧式图利用双层图卷积进行特征提取,对余弦图使用图U-Net网络进行特征提取,之后将两个特征融合,得到同时具有光谱值绝对差异和光谱波形差异的融合特征,最后进行分类。在CHRIS和GF5两个数据集的实验结果表明,本文所提算法在黄河三角洲湿地地物分类中取得了具有竞争力的分类结果。     

高浓度气体共振光声光谱信号饱和特性研究

采用恒流驱动耦合机械斩波技术在激光光声光谱装置上系统测量了5%—100%宽浓度范围甲烷气体的共振光声信号,发现在高浓度区共振光声信号呈现异常的饱和特征.基于气体吸收和光声光谱原理定量分析了光声信号饱和的主要原因及影响因素,研究表明,气体样本对入射光强吸收而导致的声源与本征共振模式的耦合系数改变是异常饱和的主要原因,并导出判定光声信号饱和深度的准则以用于判定高浓度气体饱和深度.     

激光Doppler测流系统中光学参数的确定

本文着重讨论了双光束条纹型激光多普勒测流系统中。光学分束系统参数与散射信号的关系，列出了有关的公式。计算了园形截面的散射颗粒直径与干涉条纹周期呈不同比值时对信号的影响．其结果与以前采用矩型截面进行计算的结果差异较大。以设计一台激光海流计为例，推荐一种以选择与散射粒径相匹配的条纹周期为出发点的光学参数选择方法。最后介绍作者提出的为实现这种选择的光学布置。