海洋内波ADCP监测技术研究

海洋内波与声场的相互关系是一个十分重要的研究课题.内波是影响声信道特征的重要因素;反之,受内波影响的声场也包含着海洋内波动力过程的信息.针对二者之间的关系,从工程的角度上介绍了利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP)对海洋内波进行监测的原理和方法,并结合实际的海试情况给出声学多普勒海流剖面仪对海洋内波的监测结果,验证了方法的有效性.     

底部浮泥表层推移速度分布的ADCP—GPS估测方法

ADCP对底跟踪走航观测的流速数据中包含水体底部浮泥、底沙运动信息,对比GPS定位方法算出的水体流速数据可以分离出浮泥相对于GPS定位的运动信号,从而达到对底质推移观测的目的。     

基于DS-CDMA序列的LADCP水声通信算法研究

下放式声多普勒海流剖面仪(LADCP)是20世纪90年代出现的一种海流剖面测量方式,能够快速获得大范围、全深度的海流剖面数据,在国内外有很广泛的应用。中科院声学所第一次将声通信部分加入LADCP中,完成了LADCP下放的实时监控。文中介绍了适用于LADCP通信特点的一种基于DS-CDMA的通信方法,完成了理论仿真,并通过进行相应的海试,验证了该方法的有效性。     

悬沙的ADCP估测方法

ADCP估测悬沙含量是基于声波的背散射强度正比于悬沙浓度的理论。在实际测验中，由于多种因素干扰，ADCP所得到的背散射强度与悬沙浓度之间存在着不定的非线性关系。同传统的回归方法比较，BP网络模型方法可以使含沙估测精度有较大的提高。     

ADCP对悬浮沉积物浓度的测量及其误差分析研究

为实时、连续地测量海水中悬浮沉积物,利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP),可以在测流的同时,测量海洋悬浮沉积物浓度。描述了利用后散射强度,估计悬浮沉积物浓度的原理。在现场测试中,利用采水器采集水样,通过水样分析并结合声信号的衰减特征对AI)CP的测量结果进行修正。作者还结合现场测试结果,对这一测量方法的精度进行了分析。现场实验表明,经公式校正后,ADCP测得的后散射强度与实测水样所获得的悬浮沉积物浓度之间有很好的相关性,相关系数达0．88,由此证明,此测量方法具有很好的实用价值和应用前景。     

国产ADCP流速精度比测试验研究

针对低频 ADCP 的测速精度标检试验室条件无法满足的问题,参考国家及行业标准要求,在千岛湖采用同步比测方式进行了国产低频 ADCP 流速测量精度标检试验。通过试验区域的深度初探,结合试跑阶段的回波分析确定了比测过程的层数、层厚以及交替工作间隔时间等参数,在试验区域进行了多航速折返比测试验。试验结果显示：由于水体悬浮物少等因素,千岛湖水域的流层回波强度整体偏弱,相对而言 ADCP 近底流层测量会受到比较强的底回波干扰;利用未受干扰的流层数据对比,国产 DVLⅡ-300kHz 型 ADCP 与同频率进口 ADCP 的剖面流速测量精度相当。     

声学多普勒流速剖面仪原理及其在长江中下游的应用

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADP)的原理及2002年5-6月在长江中下游的应用。测量采用走航方式,获得了重庆至江阴水域和徐六泾段流速剖面大范围观测资料,对测量结果和数据处理方法做了探讨,给在复杂地形的水文条件下使用ADP技术提供了应用前景。     

船载ADCP资料处理

通过对大量走航ADCP观测资料的分析,提出一整套的ADCP资料质量控制和预处理方法,并对提出的ADCP"基准流速控制"的处理方法与传统的"选取参考层法"进行了比较,证明此方法不但可有效提高ADCP资料的处理精度,并可提高资料的处理效率,减少人为的干预因素。     

基于多波束测深仪的西太平洋声散射层测量

为了研究西太平洋声散射层的垂向分布特征和日变化规律,分析了多波束测深系统的水体影像数据。观测结果表明,西太平洋存在着两个声散射层,一个声散射层位于0～200 m,另一个声散射层位于500～700 m,两个声散射层散射强度具有明显的日变化特征,上层散射层的散射强度呈现白天弱,夜晚强的特征,而下层散射层的散射强度日变化规律与上层相反,并且发现深散射层的厚度也存在日变化特征;分析了此种方法的优缺点,对以后声散射层的观测分析提供了新的思路。此外,利用同时下放的声速仪(SVP)的温度和深度数据对下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)的观测结果进行了修正,得到了更为精确的声散射层垂向位置分布。     

浅水区抗拖网ADCP海床基的研制

搭载声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的海床基是实现浅水区水文环境长期监测的有效装置。针对现有ADCP海床基不能避免渔业拖网破坏的缺陷,对海床基的结构、功能进行了全新设计,成功研制了新型抗拖网ADCP海床基,并设计了合理有效的布放回收方法。海上应用表明,抗拖网ADCP海床基能够在浅海渔业捕捞区完成水文数据的采集,可实现对海洋环境的长期有效监测。     

基于COS-2S模型的ADCP海浪方向谱估计

美国RD公司声学多普勒流速剖面仪(ADCP)使用的波向估计算法是迭代的最大似然算法(IMLM),IMLM可以准确估计出主浪向,但波向估计结果在主浪向以外其他方向上存在由噪声带来的能量分布,使得估计结果变得不准确。设计了基于COS-2S模型的波向估计方法,模型中只含有主波向,算法在准确估计主波向同时有效去除其他方向上噪声带来的能量分布。将一种混合遗传算法(HGA)代替遗传算法(GA)应用到波浪模型的参数求解中,HGA相对GA收敛更快,可有效找出全局最优解。仿真分析和实测数据表明,HGA和IMLM都能准确估计出波浪的主浪向,但HGA可有效去除主浪向以外其他方向上噪声带来的能量分布,HGA比IMLM更加适用于海洋各种噪声存在条件下的测量环境。     

直墙上波压力与墙面纵向位置及波向间关系研究

利用整体波浪物理模型试验,通过沿直墙式建筑物纵向布设测点,测量了直墙式建筑物不同位置在不同方向波浪作用时的波浪力;通过数据分析,找出了直墙式建筑物各位置波压力随入射波方向的变化规律,以及不同方向波浪作用时波压力随墙面位置的变化规律,阐述了直墙式建筑物墙面所受波压力与墙面纵向位置及波浪方向间的辩证关系。     

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。     

波场非匀质性对波向对变风向响应的影响

本文基于波能平衡方程，通过考虑波的传播项，即，研究波场非匀质性对波向对变风向的响应的影响。导出的结果表明，响应的时间尺度可由３部分表示：１．匀质情形响应的贡献；２．波能分布非匀质性的影响；３．平均波向分布非匀质性的影响。在理论上，它暗示波场的非匀质性在波向响应中起着实质性的作用；在实际情况下，对匀质和平稳风场，波场的非匀质性总是使响应时间尺度减少这一事实进行了讨论。     

基于ADCP湾口测流的纳潮量计算

通过ADCP(声学多普勒海流剖面仪)在胶州湾湾口走航观测,得到胶州湾口团岛到薛家岛断面在春季和秋季的大潮、小潮的海流资料,对观测的流量值进行时间积分,从而得到胶州湾的纳潮量.计算得到胶州湾纳潮量为10.117×108 m3,同以往其他算法的结果相差在10%以内.     

基于有限傅立叶级数法的浮标测波算法研究

针对精确测量波浪参数的问题,研究了波浪浮标测波算法.该算法对浮标采集的波浪运动速度谱进行带通滤波,进而对波浪速度谱和方向波谱进行处理和分析,最终通过有限傅立叶级数法计算波浪的有效波高、跨零周期和谱峰波向.通过模拟仿真和湖上对比测试,验证了算法的有效性和准确性,测量相对误差维持在2％～10％范围内.该算法可应用于装载GP...     

近海测波多传感器优化配置模拟与设计研究

研究了测波浮标中GPS传感器和加速度传感器共同作用下对近海测波的影响。介绍了测波浮标数据采集系统的基本框架和硬件设计;为提高测波浮标系统的测量精度,对多传感器进行了优化配置和信息的融合处理,并通过仿真验证了该设计性能的优越性。     

一种波浪爬高的视频测量方法

波浪爬高的测量是海岸环境监测中的一项重要内容,文中介绍一种采用视频方式测量波浪爬高的方法,并给出波浪爬高时间堆栈图像上端边缘曲线的提取步骤,为进一步求解波浪爬高的相关参数打下基础。     

利用ADCP和LISST-100仪观测悬浮物浓度的研究

利用黄河口海床基声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的周日观测资料对悬浮物浓度进行了反演,反演过程中综合考虑了球面扩散、声学近场的非球面扩散、海水和悬浮颗粒的吸收衰减以及其他因素对回声信号的影响,结果表明在粒径保持相对稳定的情况下,利用ADCP仪回声强度反演悬浮物浓度具有较高的精度.结合现场激光粒度仪(LISST-100)测得的粒径分布信息在反演过程中考虑了粒径修正,重点讨论了观测区域粒径变化对结果的影响,结果表明粒径的剧烈变化会降低体积后向散射强度与悬浮物浓度之间的相关性.大颗粒物质的存在使计算得到的悬浮物浓度偏高,粒径修正虽然在一定程度上消除了这种影响,但线性拟合的相关性并未提高.     

基于非静压模型的波浪空间聚焦研究

为研究波浪聚焦特性,分析极端波浪的产生机理,采用非静压模型通过数值模拟的方法对波浪聚焦的影响因素进行了详细研究。本文采用SWASH非静压波浪模型,模型垂向均匀分三层以保证足够的色散精度以及非线性精度来高效准确的模拟波浪在变化地形上的传播。研究发现在最大波浪未发生破碎时,波浪在半圆形凸起斜坡浅滩上传播,波浪聚焦是波高增大的最主要原因。初始kR(波数与浅滩半径乘积)值对波浪在该地形上的聚焦特性有着重要影响。初始kR越大,最大波高位置距聚焦地形坡脚的距离越远。当kR在1.4π~4.05π之间时,随着kR的减小,最大相对波高先增大后减小,当kR=2.45π时,最大相对波高达到极大值,可达2.48倍初始波高。