水面薄层热结构变性的实验室模拟研究

利用HDG高灵敏度红外测温仪和常规测试仪器在动力实验水槽里对风作用下的水面薄层热结构变性进行了模拟测量.测量结果分析表明,当T_R>T_w时,风速从0增至16m/s,可使薄层温差(T_R-T_W)增加约0.4℃,温度梯度达8℃/m.同时还发现,在风以0～16m/s速度对水面作用过程中,薄层内热输送有方向改变,其热结构变性转换点发生在摩擦风速为20cm/s左右.此外,文中还对有关形成机制进行了初步讨论.     

随机波对水平板冲击作用实验研究

波浪对透空式海上建筑物的冲击作用已经成为此类建筑物安全的重要影响因素。进行了单向随机波对水平板冲击作用水槽实验研究。总共进行了4个方向(0°、15°3、0°、45°),相对入射波波高H1/3/d=0.093 75~0.25,周期Tp=1.0~2.0 s,水平板距离静水面的高度s与入射波高H1/3的比值s/H1/3=0.0~0.5的实验研究。采用小波分析方法去除了由于测压传感器振荡引起的测量数据的振荡和漂移,在此基础上统计分析给出了不同方向水平板下的压力峰值分布情况。采用无因次方法,讨论了无因次冲击力与相对入射波高H1/3/d、相对板宽B/L、相对净空s/H1/3及波向角β的关系。     

海洋沉积物热电声物性探测系统研究

海洋沉积物取样测量会改变沉积物的温度、压力等参数,取样测量所得到的数据会与沉积物的真实参数有所差距。针对上述问题本文开展了海洋沉积物热、电、声探测技术研究,并设计了一款适用于深潜器的海洋沉积物原位热、电、声多参数探针。探针使用时差法测量沉积物中的声速、声衰减系数,使用温纳法测量沉积物的电导率参数,使用NTC热敏电阻作为温度传感器测量沉积物温度。在探针校准并对沙质沉积物进行测量。实验结果表明探针测量电导率标准误差小于2.8 %。温度测量误差小于0.28 ℃,温度测量时间不小于120 s,此次获取泥沙样品的声速为1 737.5 m/s,声衰减系数2.5 dB/m。实验结果显示该探针能够准确、快速的测量海洋沉积物的热、电、声参数。     

基于磁异常信号解析的目标速度特性研究

水下磁性目标产生的磁场成为重要的水下目标非声探测信号源,因此对水下磁性目标的静磁场建模原理开展了研究。实现了均匀磁化的旋转椭球体模型和磁偶极子模型,并对2种模型在目标磁异常信号仿真上的适应性进行了分析。研究表明：相比于磁偶极子模型,旋转椭球体模型在传感器与目标距离较近时也能表现很好的适应性。由此,利用旋转椭球体模型,首先通过仿真计算构建了目标在不同运动速度状态下的近距离磁异常信号数据集,然后开展基于深度学习方法的水下磁性目标运动速度识别方法研究,最后识别效果在验证集和测试集上分别取得了0.17m/s和0.74m/s良好的误差精度,为后续目标的航向等状态识别奠定重要基础。     

SBE26型浪潮仪

美国海鸟公司近年来生产的SBE26型浪潮仪采用石英压力传感器,1024k固态半导体存储器,通过RS—232口输出数据。它具有准确的温度传感器,并可选择安装电导率传感器。壳体及外部结构全部采用塑料和钛结构。仪器有可靠有效的软件支持。     

实验室用超声地形测量仪

滩海工程模拟对地形测量的速度和精度要求很高。目前国内测量地形的仪器速度太慢 ,不能满足要求。实验室用超声地形测量仪 (以下简称地形仪 )可以在实验室大水池内快速、精确测量冲刷地形 ,测量精度达到± 2 mm,能在 1.2 m/ s的运动速度下以每厘米一个测点的密度进行测量。能绘出水下地形的三维立体图和二维等高线图 ,是目前国内水工实验室内独有的测量仪器。     

6000 m电缆传输式CTDC剖面仪

6 000 m电缆传输式CTDC剖面仪是“十五”863计划支持的海洋专用CTD技术项目之一。研制成功的6 000 m电缆传输式CTDC剖面仪可以基本覆盖全部海洋范围,使我国的CTD测量技术跻身世界先进水平。文中介绍了6 000 m电缆传输式CTDC剖面仪的工作原理、实验室和海上试验情况,通过与海鸟SBE 917CTD所获取的数据资料进行对比和分析,找出了存在的问题和今后努力方向。     

Argo浮标CTD温度传感器实验室中测试评估方法

文中主要研究Argo用CTD在实验室内进行海洋工作状态的模拟。由于Argo用CTD温度传感器布放在深海区域,在高压低温的状态下,在剖面测量中曾经出现低温温度跃迁的现象,因此在CTD实验室对其温度性能测试评估方法加以改进。具体方法如下:先以常规测试评估方法检验,将已经确定达到指标要求温度传感器在压力罐内反复加压、保压、泄压,对其进行长期温度性能测试。根据实验数据总结出Argo浮标用CTD温度传感器的海洋环境温度测量特性及具体测试评估方法,使实验室温度测试水平得到提升。     

海洋测温系统动态特性的探讨

海洋微结构的测量引起了国内外海洋学家的关心和重视。由于时间常数与动态误差的密切关系，因之减小测温系统的时间常数就成为观测海水微结构急待解决的问题。本文着重讨论了海洋测温的动态方程及其特性，提出了海洋温度传感器动态测量方程的数学模型，并就输入信号的形式进行了讨论。指出一般金属电阻式温度传感器的时间常数大所引起的动态误差不能忽视，     

基于快慢天线的闪电电场特征分析

通过分析单站快慢天线(时间常数分别为0.1ms,300ms)测量的2015年7—8月的3855次快慢电场数据,选取了18次干扰波形较少的闪电进行分析。18次闪电中负地闪占比83.3%,平均回击次数1.78次,2次闪电慢电场出现了饱和现象。预击穿平均持续时间264ms,梯级先导平均持续时间781.4μs。慢前沿过程持续时间平均6.85μs,快变化2.388μs,过零时间平均40.45μs。     

机载GPS精密单点定位性能分析

利用地面多基站RTK测量结果和精密单点定位(PPP)测量结果,分析了机载条件下PPP定位、测速性能指标。实验结果表明:机载GPS精密单点定位绝对定位精度在位置、速度上可分别达到0.182 3m和0.024 6m/s,相对定位精度在位置、速度上可分别达到0.1450m和0.0249m/s。     

机载GPS精密单点定位性能分析

利用地面多基站RTK测量结果和精密单点定位（PPP）测量结果,分析了机载条件下PPP定位、测速性能指标.实验结果表明：机载GPS精密单点定位绝对定位精度在位置、速度上可分别达到0.182 3m和0.024 6m/s,相对定位精度在位置、速度上可分别达到0.1450m和0.024 9m/s.     

MSCTI快速温度、电导率测量仪的时间常数测量及定标方法研究

美国PME(Precision Measurement Engineering,Inc.)公司的MSCTI(Micro Scale Conductivity-Temperature Instrument)快速温度、电导率测量仪是测量微小尺度温度、电导率变化的仪器。目前国内外很多用户都是采用该仪器测量温盐跃层界面变化情况及湍流等现象。对于快速响应的温度传感器国内目前没有相应的测试检测装置。对PME公司的MSCTI温度传感器的时间常数测量及针对该测量仪的两种定标方法进行比较分析。实验结果表明经过四次拟合定标方法得出的温度测量值与温度标准值的测量误差较小,而采用PME公司推荐的两点拟合方法得出的电导率值测量误差较小。文章对该测量仪做了较为细致的分析,为科学使用该测量仪进行了探索,为今后使用该测量仪的海洋科学工作者提供一定的技术参考。     

用定深爆炸声源反演海底声学参数

根据2014年在南中国海开展声学试验的定深爆炸宽带声信号数据进行海底地声参数反演.考虑到不同海底声参数对不同声场物理参数的敏感程度不同以及不同海底声参数对不同反演方法的敏感程度亦不同,综合应用2种反演方法得到不同底质声参数:(1)根据接收的直达波和海底反射波计算得到关注海域的海底反射系数进而反演得到海底声阻抗;(2)实验海区的海底地形为大陆坡,选取Hamilton总结的关于沉积物声速与沉积物密度关系的经验公式,结合沉积物声阻抗与沉积物声速、沉积物密度的关系,进而反演得到沉积物声速和沉积物密度.沉积物声学参数的取样测量是在实验室条件下进行的,温度为23℃,大气压1×105Pa,由于沉积物孔隙海水是决定沉积物声速的关键且受温度压强变化的影响显著,本研究利用沉积物声速与孔隙海水声速的比值即使在温度压强变化的情况下较稳定的特点,可对沉积物声速在实验室条件和海底原位条件进行校正.校正到海底温度和压强后,反演结果与沉积物取样的实测结果和Hamilton总结的结果吻合得相当好:(1)声阻抗的反演结果为2.065 6×10~5g/(cm2·s),修正后的沉积物取样结果则为2.046 0×10~5g/(cm~2·s),Hamilton总结的结果为2.238 0×10~5g/(cm~2·s);(2)声速的反演结果为1 482.6m/s,修正后的沉积物取样结果为1 467.5 m/s,Hamilton总结的结果为1 502.8 m/s;(3)密度的反演结果为1.393 2 g/cm3,沉积物取样结果为1.400 0 g/cm~3,Hamilton总结的结果为1.489 0 g/cm3.     

不规则波对浪溅区结构物冲击作用的试验研究——频域分析

对不规则波对浪溅区结构物的冲击作用实验结果进行了谱分析研究。给出了不同试验组次的结构物底面所受波浪冲击压力的谱分析结果，得到了结构物底面所受波浪冲击压力的谱矩m0沿结构物底面的分布规律，讨论了入射波波要素和结构物底面距静水面的相对高度s/H1/3对作用于结构物底面的冲击压力谱矩m0,avg的影响，给出了平均冲击压力谱矩m0,svg.与统计分析的压力特征值Pc的关系。     

春季华南沿海海-气边界层动力参数的观测研究

通过对珠江口海岸边近地面边界层的观测资料的研究,发现该海岸带春季大气层结呈中性或近中性状态,强稳定或者强不稳定天气过程较少;摩擦速度不仅和稳定度有关,而且随平均风速呈线性增加,地形引起的扰动对它的离散性影响较大;无因次风速方差满足相似规律并符合“1/3”次方定律,在中性或者近中性条件下,u,v,,w3个方向分量的相似函数为常数:3.06、2.56、1.33;湍流强度在风速达到4～6 m/s时最弱,且变化不明显,在自由对流状态(风速小于2m/s)时湍流发展最旺盛,风速大于6 m/s时随风速增大略有增加,水平分量比垂向分量的增幅明显;海面空气动力粗糙度在距离海面10 m高处风速为3.0 m/s时最小,其与风速成二次曲线关系;中性或近中性条件下拖曳系数平均值为1.180×10-3,与风速的关系在小于4 m/s和大于4 m/s时不同,且有不同的拟合关系式.     

CNSVPGets软件获取声速剖面精度分析

提出最大差、中误差和全程平均差作为声速剖面曲线比较的精度指标。使用CNSVPGets软件对218条实测声速剖面曲线与软件获取剖面曲线进行对比计算,统计了比对曲线的最大水深、最大差、中误差、全程平均差;全部对比曲线的平均水深为1231.36m,平均最大差为6.74m/s,平均中误差为2.68m/s,全程平均差为1.72m/s。全程平均差小于5m/s的对比剖面对占95.4%,由此推论软件获取声速剖面的全程平均差极限误差为5m/s,中误差为2.5m/s;用软件获取声速剖面取代实测剖面用于水深测量计算,对测深精度的影响比海道测量规定的深度测量极限误差低1个数量级,因此可以使用软件获取声速剖面用于海道测量的深度测量声速改正。基于软件获取声速剖面的效率和重要性提出了建立和维护中国的全球声速剖面模型的建议。     

不同光强下小球藻纵向沉降及悬浮特性研究

通过用自制沉降柱研究小球藻(Chlorella vulgaris)在表层不同光强作用下纵向沉降特性以及分布规律, 为进一步了解水库中小球藻的纵向分布提供参考。实验室培养的小球藻按其直径可分为小于4.5 μm、4.5～5.5 μm、大于5.5 μm 3 个等级, 不同粒径的小球藻在不同光强的作用下沉速不同; 实验条件下小球藻的沉速分布在0.1～468.2 μm/s, 均值为32.8 μm/s; 小球藻的沉降速度随沉降柱表层光强增强而降低, 无光状态下时沉速是表层光强为10 000 lx 的2～3 倍; 小球藻直径大小与沉速呈正相关, 直径4.5～5.5 μm 的小球藻沉速是3.5～4.5 μm 的5~6 倍; 沉降稳定后实验柱中小球藻从表层至底层粒径逐渐变大, 除底层外小球藻在纵向峰值随光强增加而向下延伸, 如实验柱表层光强为1 000 lx 和4 000 lx时小球藻峰值出现实验柱表层, 而表层光强为7 000 lx 和10 000 lx 的实验峰值分别出现在水下300 mm和600 mm 处。     

CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用

利用2007—2008年21个月CALIOP测量的夜间气溶胶后向散射系数的全球三维平均分布数据取代传统仿真中的气溶胶模型数据,对晴空条件下的2.1μm相干多普勒测风激光雷达的测风性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,采用合理的系统参数设计,在20°S至40°N之间4.5km海拔之下单激光脉冲的径向风速误差普遍小于1m/s。以1m/s作为可接受风速误差的标准,符合标准的最大可测量海拔高度向两极方向递减,在南极附近减至1~2km。若10个激光脉冲平均测量,在对流层下层风速误差可降至0.5m/s以内,且在35°N附近最大可测量海拔高度可达5.5km。     

海南岛东南外海海底沉积物特征及其声学物理性质研究

分析研究了南海北部大陆架西南缘的海南岛东南外海海底沉积物声学物理特性,在多个航次中进行了海底沉积层取样、海水CTD测量、浅地层及旁侧声呐扫测等工作.在实验室里对沉积物样品进行声学参数、沉积学基本参数、物理力学参数和14C年龄测试等分析.根据多尔特曼公式求解出弹性模量、体积弹性模量、压缩系数、切变模量、泊松比和拉梅常数等六项沉积物弹性参数.分析结果表明在该海区海底沉积物的压缩波速为1.474~1.700 m/s,在不同的海区内有高低声速两类性质的沉积物分布;沉积物的切变波速为150~600 m/s;沉积物在100 kHz的声衰减为35~260 dB/m;沉积物的密度为1.4~2.0 g/cm3;沉积物的孔隙度为42%~88%.