提高走航式XCTD剖面仪时变信道相位稳定性的方法

目前,国内外深海走航式XCTD剖面仪信道探测深度在2 000 m范围内,采用阻抗时变金属有线信道的传输方式严重影响了信号的传输质量,成为XCTD大深度测量的难点问题。首先阐述了信号传输DPSK相位解调方法,其次分析了2 000 m测量范围内信号传输的相频特性,进而重点讨论了时变电感、电容量、传输频率对传输信号相位的影响,提出在大深度测量中,时变电感量是影响相位变化的最主要原因,引起相位变化率超过40%,甚至产生振荡,最终提出通过串联固定电感量的方法,使整个测量范围内相位的变化率控制在5.9%,大大提高了DPSK信号解调的准确性,提高了XCTD剖面仪传输信号传输的稳定性。该文的研究结果为深海走航式XCTD剖面仪在大深度测量中提高信号传输质量提供了解决问题的办法,也值得深海走航式XBT、XCP等同类产品参考借鉴。     

海洋投弃式温深剖面仪应用发展概述

海洋温度的变化会显著影响水下声传播、生物活动、气象和洋流等现象,温深是反映海洋变化运动规律的基本参数。投弃式温深剖面仪(Expendable Bathythermograph,XBT)、温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)、全球海洋实时观测网(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)等是目前进行海水温深测量的主要仪器。其中XBT因其现场测量简便、效率高、硬件成本低等特点,正在被大规模使用。本文主要介绍有关海洋温度测量的背景及演化历史,分析对比了国内外相关仪器设备的发展现状,总结了国产化产品还存在的差距和不足,另外对传感器、结构设计、数据通讯传输、数据后处理、可靠性研究等关键技术和研究热点进行了详细介绍,最后对未来无人平台的技术发展路线给出了思路和见解,开展投弃式温深剖面仪的相关技术研究和产品研制对实现国产化有积极的推动意义。     

不同特性阻抗参数对深海走航投弃式剖面仪传输信道影响的分析

深海走航投弃式剖面仪由于信道的时变特性,严重影响信号传输的准确性,成为深海走航投弃式剖面仪进一步发展的难题。针对该类信道进行了深入分析,首先提出了信道模型的建立方法,建立了准确的信道模型传递函数,并在此基础上,讨论了在3 000 m长传输线下,不同特性阻抗参数对信号传输性能的影响。通过分析可知:(1)在负载端使用大电阻可以极大地降低水上线轴电感量变化对信号的影响,最佳电阻取值为10 MΩ;(2)通过提高水下线轴电感量的方法可以提高信道相位延时的稳定性,从而提高DPSK信号解调的准确性;(3)为了让负载端获得稳定的幅值增益,要减小分布电容的数值,在信道中加入容性元件会降低信号幅值的稳定性,降低信号的传输质量。通过本文的分析,可以进一步明确对该特殊信道阻抗匹配方法,优化信道硬件电路模型,加快走航投弃式剖面仪向深海进军的步伐。     

水温对XCTD剖面仪单模光纤传输信道影响的研究

提出采用单模光纤作为XCTD的传输信道,首先对使用漆包线作为传输信道所面临的难题进行了简要的分析;其次,分析了单模光纤技术优势;最后,针对XCTD工作环境中海水温度变化对光纤传输信道带来的影响进行了理论研究和实验验证,实验结果表明,单模光纤信道在海水介质及0~20℃海温变化下,以10 MB/S的传输速率传输数据时误码率为0,且损耗变化几乎可以忽略,大大提高了信号传输的速率和传输稳定性,实验结果说明采用单模光纤作为XCTD的传输信道具有一定的可行性。     

SZC6—1型数字传输式温盐深剖面仪

本文介绍了国内首次研制的用单芯铠装电缆传送编码信号的温盐深剖面仪的技术性能、工作原理、数据处理及海上试用情况,并对其今后发展方向提出设想。     

高精度CTD剖面仪研制中的问题和对策--SZC15CTD系统

高精度CTD剖面是国家863支持的课题，本文叙述了高精度CTD剖面仪在海洋调查中的作用，分析了研究制造中的关键问题和应对策略，探讨了高精度CTD剖面仪今后的发展。     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。     

浅地层剖面仪垂直测量性能分析

针对海道测量中浅地层剖面仪垂直测量指标模糊问题,根据声纳方程,讨论了浅地层剖面仪探测水底沉积层厚度的预报方法。分析了浅剖仪垂直地层分辨率的影响因素,并给出了垂直地层探测误差的改正方法。其结论对浅地层剖面仪实际测量作业具有指导价值。     

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。     

声学多普勒流速剖面仪关键测量性能海上比对试验及结果分析

本文介绍了在我国南海三沙海域开展的ADCP海上比对试验,选择国内较为成熟且具备产品化条件的ADCP,根据GPS比测和同类型仪器比测等方法,制定比对试验方案和数据处理方法,结合国内外同类型仪器试验经验加入了质量控制和标定试验等环节,完成对ADCP关键测量性能,特别是底跟踪测速精度和流速测量精度的评估和趋势性分析,为进一步规范和提升我国自主研发海洋环境监测设备的检验验证能力、丰富相关技术手段和理论依据提供实践经验。     

国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要,开展国产深海准实时传输潜标系统的设计,重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计;开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究;进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范,形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪,并配有2套声学释放器;潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置(半潜式水下绞车或海面浮子)和1套锚泊缆系,可实现深达2000mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输,以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

XCTD剖面仪螺旋电感固有电容的建模与分析

提出了一种预测XCTD剖面仪的螺线电感固有电容的计算方法,采用最优解析法建立双股螺旋电感线圈的分布电容模型。首先推导出各基本结构单元分布电容的计算公式,计算出实际电感线圈基本结构单元的分布电容,最终对各个参数进行了分析与讨论,得出各参数对分布电容的大小的影响。分析结果可以用来指导电感线圈的设计,减小分布电容已达到提高电感线圈的传输性能。     

研制海底浅地层剖面仪的某些声学问题

近十年来,探测海底几十米至几百米松散沉积层分层结构的“海底浅地层剖面仪”已逐步发展定型,并广泛用于海底工程施工和海洋地质研究方面。这种浅地层剖面仪主要采用以下几种声源装置：电致伸缩器件、磁致伸缩器件、电磁脉冲声源、电火花放电器以及气枪。 浅层剖面仪实际上是一种以地层为探测目标的主动声纳,本文给出了有关的声纳方程式,它将有助于这类仪器的工程设计和性能预报。 从探层声纳方程式出发,采用电磁脉冲声源研制了浅层剖面仪,获得了穿透地层几十米的较高分辨率的记录。对此,本文也作了简单的介绍。     

基于浅地层剖面仪的连云港航道地质 稳定性研究

随着声学探测技术的不断提高,浅地层剖面仪具有高效、经济、穿透性强等特点,在海洋工程勘察中得到了广泛应用。基于浅地层剖面仪的工作特点,结合连云港海底航道的实际情况,对获得的浅地层剖面数据和图像进行分析和判读,得到海底航道地质结构的特征、边坡及剖面变形情况,由此判断连云港海底航道的稳定性,并分析影响数据精度的因素,为航道疏浚维护提供依据。     

海水温盐深剖面测量技术综述

温盐深是反应海洋物理学特性的重要参数,是海洋水文观测的基本要素。CTD剖面仪(Conductivity-Temperature-Depth profiler)是进行海水温盐剖面观测的主要仪器,利用CTD剖面仪可精确测得水下不同深度上海水的温度和电导率参数,进而能够推算出海水盐度、密度、声速等相关信息,对于海洋经济开发、海上国防建设、海洋环境保护等都具有非常重要的意义。本文介绍了温盐深剖面测量技术的基本原理与发展现状,对几种典型的温盐深测量设备及各种海洋观测平台中搭载的CTD传感器进行了介绍,论述了CTD传感器的标定和测试技术,并对其发展趋势进行了分析。     

水下XCTD剖面仪传输线间分布电容的建模与计算

由于XCTD(抛弃式盐温深)剖面仪下沉到一定深度后信号传输严重失真,传输电缆动态展开后的线间电容对信号的完整性传输的破坏性越来越大。根据具体应用环境建立了XCTD电缆电容计算模型,然后从理论上建立了平行电缆电容和偏心电缆电容的数学公式,最后采用Comsol Multiphysics进行建模仿真。结果表明,理论计算验证了Comsol平行电缆电容仿真模型的正确性,并进一步采用该方法计算出更为复杂的水下电缆的电容值,其对分析我国自主研发的XCTD剖面仪深水信道信号传输完整性具有重要的参考价值,为该课题的深入研究提供了一种全新的建模方法。     

国产DW 1633 CTD与美国Sea-Bird 911 CTD南海剖面温度观测比对分析研究

为了检验国产温盐深剖面仪（CTD）的基本性能和观测精度,“嘉庚号”科学考察船于2021年夏初在南海开展了DW 1633 CTD和美国Sea-Bird 911 CTD的现场温度剖面观测比对试验。本次试验共获取剖面33个,最深4 180 m,最浅500 m,可实现对深海和浅海观测能力的同步检验。本文对两种型号CTD所获取的温度剖面资料进行了比对分析。结果显示,DW 1633CTD和Sea-Bird 911 CTD基本吻合,平均绝对误差为0.006℃,最大绝对误差为0.424℃,平均均方根误差为0.025℃。     

浅地层剖面仪关键声学参数的检测技术研究

基于在消声水池中对参量阵型浅地层剖面仪进行的声学参数测量试验及数据的处理分析,探索性地提出了一套完整的浅地层剖面仪关键声学参数检测与评价的解决方案.方案主要包括4部分:1)检测平台构建:简述了检测平台的主要组成部分,并对消声水池的建设提出了基本的技术要求;2)声学参数测量:介绍了浅地层剖面仪的声源级、频率和脉冲长度测量...     

系缆式剖面测量平台运动性能分析

文章简单介绍了系缆式剖面测量平台的结构构成,围绕剖面测量平台升降运动的工作原理,着重对平台的一些固有的基本特性所产生的影响进行了分析,供有关人员参考交流。     

处理走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(moving vessel profiler,MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对海洋多要素进行同时观测,获得水平方向的高分辨率数据资料。由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,MVP下放速度过快(峰值速度4 m/s)而造成非常明显的盐度尖峰现象。本研究结合Fofonoff(F)法、时间常数指数递归数字滤波(Giles and McDougall,GM)法和Grose提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法,即MCT(match conductivity and temperature response time)法,通过对压力、温度和电导率传感器进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。将SBE-9型CTD资料作为标准,发现订正后的资料与CTD盐度曲线的互相关系数为0.917,误差比订正前减小80%。对比35°N断面修正前后的盐度资料,订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失。MVP的应用比常规海洋调查仪器CTD对于海洋现象的观测更有优势。