全自动水下光散射仪的研制

海水对光的散射是比较复杂的,这是因为不仅海水本身对光产生散射,其中悬浮的粒子也引起散射。海水本身散射较有规律性,变化也不大,但各种粒子的散射规律复杂,且随粒子性质、大小、数量的不同而有很大变化。由于各海区的海水成分不同,所含有的悬浮粒子的组成、大小、浓度不同,并且随着时间而变化,因此海水对光的散射是随海区和时间而变化的。敌有必要对各海区的光散射特性作调查测量。     

全自动水下光散射仪的研制

海水对光的散射是比较复杂的，这是因为不仅海水本身对光产生散射，其中悬浮的粒子也引起散射．海水本身散射较有规律性，变化也不大，但各种粒子的散射规律复杂，且随粒子性质、大小、数量的不同而有很大变化。由于各海区的海水成分不同，所含有的悬浮粒子的组成、大小、浓度不同．并且随着时间而变化，因此海水对光的散射是随海区和时间而变化的。故有必要对各海区的光散射特性作调查测量．     

胶州湾悬浮体的粒径分布与光的散射

散射和吸收是决定光在海水中传播的基本过程,散射是指由于个别光子的方向改变(无任何其它变化)而引起的任一随机过程,这一过程引起光分布的复杂变化.海水中的散射有二个截然不同的情况,即由水本身产生的散射和由悬浮体所引起的散射.海水应该看成是由具有吸收本领的、随机取向的、不规则粒子组成的复杂的色散系统.海水中悬浮体的粒径大小很不一致,而且其性质和浓度具有较大的可变性.散射研究中的重要因素是体积散射函数,它是用散射角度的函数来表示散射率的,     

海水小角度前向散射仪

测量海水对光的小角度前向散射对于准确测定海水对光的总散射系数及研究水下图像传输有重要意义。     

天然水体中的胶体粒子

介绍了天然水特别是海水中胶体粒子的基本特性和最新研究成果 ,如胶体粒子的大小、组成、粒径分布情况、逗留时间、对痕量金属的吸附、一些相关的分析分离方法以及在生态环境中的可能作用等 ,并对今后的有关研究方向作出预测。     

天然水体中的胶体粒子

介绍了天然水特别是海水中胶体粒子的基本特性和最新研究成果，如胶体粒子的大小组成、粒径分布情况、逗留时间、对痕量金属的吸附、一些相关的分析分离方法以及在生态环境中的可能作用等，并对今后的有关研究方向作出预测。     

水下模糊图象维纳滤波和卡尔曼滤波恢复算法研究

该文将海水中图象传输特性的研究与用此传输特性进行水下模糊图象恢复结合起来 ,得到一套测量水体传递函数及进行水下图象处理的方法。采用维纳 (Wiener)滤波和卡尔曼 (Kalman)滤波算法 ,对模糊图象进了恢复。结果表明 ,利用计算机采用一定的算法对散射性质已知的水体造成的图象模糊可以进行有效的复原 ,且良好效果。     

关于水下摄影光源的研究

随着海洋的开发和国防现代化的需要,水下摄影技术得到普遍的重视和快速的发展。众所周知,来自太阳和天空的总辐射能,在半米的水层中消失超过一半,其原因是在于海水对红外线的强烈吸收,因此选取合适的水下摄影光源对水下摄影就显得十分重要。在大气中摄影一般只要注意介质的散射就可以了,而在海水中,吸收和散射都对摄影充当同样重要的角色,这样对光源的选择就必须兼顾下面几个方面的问题。 1.水下摄影光源的发光光谱必须在海水透射窗部分比较丰富。海水对不同光波的波长有不同的衰减率,一般可以用下列式子来表示:     

海水透明度

海水的光学性质、水下光的传播和分布是与海水的物理性质、化学成份、海水中的悬浮物以及海洋的动力状态密切相关的,它对海洋生物学的研究,军事活动和水下工程等都具有重要的意义。在海洋光学中,海水透明度是描述海水光学性质的基本参数之一,它在水团分析、流系鉴别等方面具有一定的参考价值,特别在沿岸水质变化很大的情况下,透明度是识     

海底声散射特性研究进展

海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。     

蓝绿激光探测水下目标的脉冲传输统计模拟及回波特性初步研究

文中给出了用蓝绿激光脉冲探测水下目标时的回波特性初步研究结果,所用的方法是对激光脉冲在海水中的传输作蒙特卡洛统计模拟.研究表明,位于目标上方空中的接收机收到的回波脉冲功率随着目标物水深的增加而呈指数下降,但随目标物反射的增加而增加.水体对激光的多次散射增强了回波脉冲功率,但也使脉冲明显变宽.     

海洋研究中的激光、遥感技术与海洋光学

海洋吸收了到达地球表面太阳幅射能量的约三分之二。太阳幅射加热了海洋,推动了海水的运动,影响着海洋与大气间的能量、质量交换。依赖太阳幅射进行光合作用的浮游藻类是海洋生产力的基础。光在海水中的传播、吸收、散射过程与水中的悬浮体和溶解物质有密切关系,也与海水的温盐度、流速等有关。海水的这些光学性质,表征出不同水团的某些固     

夏季加拿大海盆海冰边缘区声体积后向散射强度研究

声信号的体积后向散射强度是声传播过程中一个关键的参数。海冰边缘区的声体积后向散射强度研究对深入认识北极声场环境有着十分重要的意义。本文利用中国第六次北极科学考察获取的数据资料研究了海冰边缘区声体积后向散射强度特性。结果表明:加拿大海盆海冰边缘区是声体积后向散射强度的明显过渡区。无冰海面(海冰密集度小于15%)海洋深层水的声体积后向散射强度明显大于密集海冰区域的海水(海冰密集度大于50%)。讨论了声体积后向散射强度与海冰融化之间的关系,造成融冰区声体积后向散射强度增大的原因是水下悬浮泥沙、浮游生物等悬浮物质增加。根据海冰密集海域的海水后向散射强度弱的特点,对北极下放式声学多普勒测流仪(LADCP)观测的设置提出建议。     

风生海中气泡对海洋光学反射比的影响

风浪破碎是海中气泡的主要成因.先前的研究基于理论计算和数值模拟,揭示了海中气泡对光散射和海水反射比有不可忽略的影响.利用海洋光学和海面风速现场观测数据,结合Mie散射理论计算和海中光辐射传递数值模拟,研究风浪破碎产生的海中气泡对海水反射比的影响.现场观测和数值模拟结果表明,在光学性质稳定的I类海水中,不同风速下海洋光学反射比的不同主要源于海中气泡的贡献.     

Born近似解与Mie散射解的分析比较

在遥感研究中,微分散射截面是1个重要的参数.针对相对折射率趋近于1的均匀球形粒子,在Born近似条件下求解出粒子的散射振幅函数和微分散射截面,通过与Mie散射理论结果的比较,对Born近似的适用范围进行了讨论,提出相对折射率处于[1.01,1.09]之间的散射粒子近似解适用的范围.     

基于斯托克斯参量的水下主动偏振去散射研究

受浑浊水体自身吸收与微颗粒散射的影响,水下光学成像面临成像距离短、像质差等问题。一种基于斯托克斯参量的主动偏振成像模型被应用到水下成像去散射过程中,有效提升了目标成像探测的清晰度。相比于被动偏振成像模型,引入主动光源可以实现对入射光的偏振调制,由此可以充分挖掘目标反射光与介质光的偏振特征差异进而实现分离选通。改进的主动偏振去散射模型利用了目标反射光的偏振共模抑制效应,借助偏振斯托克斯参量 S₂ 分量实现了介质光偏振角与偏振度全局分布的准确估算。同时引入图像质量评价参数对比度 contrast 作为反馈参量,通过迭代计算实现背景噪声的最大化滤除。不同散射程度、不同类型目标的水下成像实验表明：相比于传统主动偏振成像方法,改进后的成像模型可大幅提升水下目标的图像质量,特别是强散射环境下的图像 contrast 提升超 2 倍以上。该项工作为利用偏振信息进行水下图像去散射与目标重建提供了新思路。     

浅海水下地形的SAR遥感仿真研究

结合连续性方程和布拉格后向散射模型,在准一维简化浅海水下地形情况下,建立了浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度仿真模型,将浅海水下地形区域的SAR海面后向散射强度的相对变化与大尺度背景流场、海面风场和雷达系统参数等联系起来.海上实验和研究结果表明,浅海水下地形的SAR成像主要由通过受水下地形影响的海表层流场对海表面风引起的微尺度波的水动力调制而获取浅海水下地形信息,其中潮流与水下地形的相互作用过程改变海表层流场,变化的海表层流与海表面微尺度波之间的相互作用改变海表面波的空间分布,雷达波与海表面波之间的相互作用决定雷达海面后向散射强度.因此SAR图像中浅海水下地形或水深信息量的多少不仅与海表层流场和海面风速有关,而且与雷达工作波段、雷达波束入射角和极化方式也密切相关.认为由水下地形变化引起的缓慢变化的表层流场中海表面定常微尺度波谱能量密度的变化满足波作用量谱平衡方程;而在波数空间中,海表面微尺度波谱的成长过程也可以用波数谱平衡方程描述,在此基础上,得出了海表面波高频谱(毛细-重力波)形式的解析表达式.众所周知,浅海水下地形信息是由于水下地形影响下SAR海面后向散射强度与背景海面后向散射强度的相对差异而在SAR图像上的呈现,从而在建立浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度仿真模型的基础上,仿真计算了浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度相对于海表层流场、海面风场等海况参数和SAR工作波段、SAR波束入射角、极化方式等雷达系统参数的数值仿真结果,分析得到了有关浅海水下地形SAR海面相对后向散射强度的特征和SAR浅海水下地形遥感的最佳海况参数与最佳雷达系统参数,为研究和开展SAR浅海水下地形遥感研究提供了有价值的参考.     

海面风速微波散射测量与分析

为了深入研究海面风的微波散射特性 ,利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平台 ,对海面微波散射特性进行了测量 ,并应用统计分析方法 ,对测量数据作处理分析。结果表明 ,海面微波后向散射系数 (σ°)值与海面风速成线性关系 ,随风速增大而增大。同时 ,σ°值与夹角及散射计天线入射角、极化方式有关。结合对海面微波散射算法中 Phillips模式的分析比较 ,得到 Phillips模式的计算值与实测值变化趋势一致的结果     

海水黄色物质光吸收特性实验研究

实验测量了干样配制的不同浓度黄色物质水溶液、实验室藻类培养和胶州湾水域黄色物质水样的光吸收特性。测量结果表明，海水黄色物质光吸收系数与波长是单调变化关系，即不存在“波峰”和“波谷”；在蓝紫光波段，海水黄色物质光吸收比海水自身、海洋叶绿素和悬浮粒子光吸收大，它是海洋中对该波段光吸收起着主导作用的物质；海水黄色物质光吸收系数与波长呈指数函数关系，其指数斜率s数值范围分别为：胶州湾水域在0.0131-0.0180nm^-1，实验室配制、培养样品是在0.0105-0.0139nm^-1。该研究为海水黄色物质含量的遥感探测提供了基础性实验依据。     

水下量子通信的数值模拟及误码率分析

水下量子密钥分配可以为水下通信提供绝对安全的保密手段。本文采用蒙特卡洛方法,结合海水信道的光学性质和光子的量子特性模拟了光子在海水中的传输过程,研究其衰减和偏振特性,计算了接收到的光子数随接收端口径、视场角和传输距离的变化,从保真度的角度分析散射光的偏振变化情况,并结合背景光的影响分析了水下量子通信误码率。结果表明,水下量子通信理论上可以实现百米量级的安全通信。