国产XBT海上比测方法研究及结果分析

随着国产投弃式温深仪(XBT)性能的提高,其使用范围和规模也逐步扩大,受某专项办的委托,厦门大学在南海东北部开展了"海洋监测设备适用性检验规范及海上试验研究(国家863计划)"项目,针对海洋技术领域研发的技术较为成熟、具备产品化条件的XBT开展检验与验证,对国产XBT的性能和实际使用情况进行分析和总结。试验中,在不同站点进行温盐深仪(CTD)现场测量,以此数据为真值对国产和进口XBT精度做评估。在较高速度走航测量时,则以进口XBT数据为参照,对国产XBT进行评估。试验结果表明,国产XBT整体上表现良好,成功率大概为80%,有些型号的国产XBT精度与进口XBT精度接近,但国产XBT无效剖面较多。同时也发现,进口XBT的精度无法满足预期比测的要求,不能准确计算出国产XBT精度,但结果仍然具有参考价值。本次试验可以为国产XBT的规模化应用和推广提供数据支持,也可为其他型号XBT/XCTD/CTD等仪器的比测提供借鉴。     

基于北斗卫星的XBT数据传输系统设计与实现

针对目前我国海洋测量船上投弃式温深仪(expendable bathythermograph,XBT)数据无法实时传输的现状,采用我国自主研发的北斗卫星导航系统为无线通讯单元,结合数据压缩及数据可视化等技术,设计了基于北斗卫星的XBT数据传输系统,顺利实现了XBT数据的实时传输问题并提高了传输效率。     

联合XBT和WOA13模型盐度信息的深水走航声速准确确定

在走航式海洋调查测量中通过投放XBT仪器来获取海水声速剖面,存在由于缺乏实测盐度信息导致的缺陷,其对深水海域的海水声速测量影响尤甚,并进一步影响到海洋水深测量精度。对国际WOA13模型进行了解析及适用性评估,提出了联合XBT和WOA13模型中盐度信息的深水走航声速准确确定方法。实例结果表明,该模型可有效弥补XBT无实测盐度支持及自身探测深度不足的固有缺陷。多个声剖站的全深度声速推算值与实测值间的互差仅有-0.2~0.35 m/s。     

基于形状特征的XBT探头检测与识别研究

为改进国产投弃式温深仪(XBT)的下降速率公式,拟采用基于图像处理的方法测量其下落过程中的运动参数并分析,为此要实现XBT探头的自动提取。为实现视频图像中XBT探头的自动检测识别,提出了一种基于形状特征的目标检测识别算法。首先通过背景差分法去除背景噪声并阈值分割,采用连通区域的标记算子将二值图像标记为互不连通的待识别区域。然后提取连通区域的偏心率、致密性以及标记图构造描述目标的特征向量,通过计算各连通区域的特征评价函数,利用模糊综合评价方法识别XBT探头。最后对研究方法进行了物理实验验证。实验结果表明:用模糊综合评价方法能较好地在复杂背景下实现目标的识别,能够有效地在序列图像中准确的检测识别出XBT探头目标,为XBT运动参数的测量打下了基础。     

Argo、GTSPP与WOD数据集及其应用中需注意的若干问题

数据集整体的时空覆盖率制约了海洋科学研究的时空尺度,而海洋仪器的性能和观测方式直接决定了海洋数据的可靠性。以观测仪器作为主要衡量指标,结合数据集的时空覆盖率,对以温度和盐度为数据集主体的自持式拉格朗日环流剖面观测(Argo)数据集、全球温盐剖面数据集(GTSPP)、世界海洋数据集(WOD)进行分析和比对,确定了三者关系:Argo和GTSPP都是WOD的数据源,而GTSPP中包含了Argo实时数据的80%。在此基础上研究确定了目前温盐数据的主要观测仪器为Argo浮标、XBT和CTD,并对这三种仪器的误差来源和量级进行详细分析:由于全球自动观测与传输需求,Argo数据存在电子信号不稳定导致的随机误差,而且在高纬度强温跃层地带出现较强的虚假盐度尖峰,再是自由漂移的特性导致1%~2%盐度剖面漂移超过0.02 PSS-78;由于下降方程的不断演变,全球半数XBT数据提供者并未提供仪器型号,导致数据整体的可靠性下降;由于CTD基本采用船载观测,因此成本高、共享数据少且多集中近海。因此在对全球温盐数据进行应用时,应综合考虑观测仪器的可靠性和时空覆盖率,有效实现对资料本身误差和真实海洋现象的甄别。     

海底地形测量成果的质量检核评估(二):深远海海域声速剖面的获取

声速改正是海底地形探测资料处理的关键技术环节之一,而声速剖面的质量则将从源头上影响声速改正的精度。针对当前深远海海域海底地形探测中在何时、何地布放何种声速仪器获取声速剖面性价比更高的技术难题,提出将海底地形和温盐场作为在深度方向和时空间布放声剖站的设计依据,开展了基于WOA13温盐场提高XBT计算声速剖面精度试验。结果表明,基于已有的海底地形和温盐场可提高深远海海域声速剖面站布设的性价比。     

基于CFX数值模拟的XBT内部传感器布置研究

XBT是可投弃式温深剖面测量仪的简称,用以测量海水不同深度的温度。为了研究XBT探头内部光纤传感器的合理布放位置,以尽可能减小温度与压力测量的误差,针对探头在水中的主要运动状态,运用CFX软件做瞬态温度响应模拟,包括阶跃温度响应和线性温度响应;然后对不同运动速度的XBT探头做稳态数值模拟,着重分析了其导流腔内水流速度与压力分布。模拟结果表明,线性响应引起的温度测量误差要小于阶跃响应,温度传感器宜放在导流腔中靠前的位置,同时导流腔后端存在水流静压为0的位置,适合压力传感器的布放。本文针对光纤XBT探头所做的流体仿真,为内部温度、压力传感器的布置提供了理论指导,对于同类传感器的设计也具有一定的参考价值。     

山东海洋学院研制的SLCIO—1型系留自记式海流计通过设计定型鉴定达到国内先进水平

前不久,国家海洋局科技司,在青岛召开设计定型鉴定会。参加鉴定会的有十八个科研单位和高等院校的四十八名专家、学者和科技工作人员。会上,对山东海洋学院研制的SLCIO—1型系留自记式海流计通过设计定型鉴定。与会专家、学者对该仪器的设计、研制报告、图纸、测试资料等进行了严格地审查,并     

SZC16-1型温度剖面仪测量电路可靠性预计研究

文中主要以SZC16-1型XBT测量电路为例,从固有可靠性预计的理论基础出发,通过对基本元器件、单元电路及整个可靠度的计算,给出了目前该型号XBT测量电路的可靠性参数,同时阐述了硬件电路可靠性研究的方法和步骤.     

剖面数据的XML格式设计

根据可扩展标记语言(XML)的原理,设计了针对剖面数据的XML存储格式,并给出了一个XBT实测剖面数据的实例。该格式可用于海洋环境要素的剖面数据交换,并可进一步用于断面数据的数据交换。     

HZY1-1型金膜测汞仪通过了定型鉴定

国家海洋局第三海洋研究所研制的HZY1-1型金膜测汞仪(改型),最近在厦门市通过了定型鉴定。这种仪器是该所在自行研制的77-2型金膜测汞仪的基础上,经过改进提高的改型产品。它的设计原理先进,灵敏度高,与改型前的77-2型金膜测汞仪相比,HZY1-1型仪器在结构与电路上进行了重新设计,工艺上亦做了改进;同时增设了行之有效的漂移补偿措施和采用数字显示,使仪器稳定性等主要技术性能显著提高,能在各种环境条件下较快地进入稳定的测试状态,读数更加直观、准确,操作更加简便,且具有分析速度     

CTD资料质量控制浅析

物理海洋学调查自上世纪70年代开始以来,至今已有100余年的历史.调查方法和观测仪器也已有了根本性的变化.就海水温盐度测量而言,由当时的颠倒温度表、南森采水器和BT(深度温度仪)等机械式观测仪器发展到XBT(抛弃式温深计)、AXBT(机载抛弃式深度温度计)和CTD(温盐深仪)等电子仪器设备.     

一种新型测向传感器——磁通门罗盘

本文对磁通门罗盘的基本工作原理、实验线路以及主要技术指标和一些测量数据作简要介绍,最后对仪器的误差进行简单分析并提出一些减小误差的改进措施。     

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。     

《SBA3—2型台站声学测波仪》通过设计定型鉴定

一九八七年八月七日至八月八日在天津召开了国家海洋局海洋技术研究所研制的SBA3-2型台站声学测波仪设计定型鉴定会。参加会议的有:国家海洋局、交通部、水电部、中国科学院、天津市、海军等所属的13个单位24位代表。会议期间听取了交通部一航局设计院和天津海岸带开发咨询服务公司代表的用户使用报告。用户认为在毛里塔尼亚友谊港建港的一年试用中,经过非洲炎热高温的考验及大西洋海域的实地使用,证明仪器工作正常,性能良好,是交通部门建港工程中较为理想的测波仪器,天津海岸带开发咨询服务公司在中苏技     

XBT探头外形数值模拟及实验研究

XBT探头是一种手持投弃式温深剖面测量探头,外形结构直接影响其在水中的运动姿态,进而影响其采集数据的准确性。采用N-S方程及k-ε湍流模型对三种不同外形XBT探头的压力场和速度场进行数值模拟,研究了在不同雷诺数下阻力系数的变化趋势,获得了三种不同外形XBT探头的运动极限速度。通过分析攻角与升力关系表明有尾翼探头能够获得稳定的垂直下落姿态。由数值模拟分析结果与实验结果对比可知极限速度基本相符,验证了该数值模拟方法的正确性,可为XBT探头的结构设计提供重要的理论依据。     

用航空红外测温仪速报大面积海表面温度

为速报大面积海表面温度,SWH1—1型航空红外测温仪参加了一九八四年十二月十八日至十二月二十九日在东海海域进行的航空测温试验,它和投掷浮标组成系统,提供海表面温度数据。该仪器的原理及其性能详见文献,在此仅列出其主要技术指标并将仪器的工作情况及试验结果作一介绍。一、仪器的主要技术指标测温范围:-2℃—— 35℃;分四档。测温精度:±0.5℃(均方根值); 温度分辨率:0.1℃; 工作波段:8——12微米; 视场角:2°; 使用的环境条件:温度:-10℃— 40℃;相对湿度:小于80％; 电源:27V±10％,110VA。     

基于C#的XBT终端显示控制系统设计与实现

海洋权益的维护和海洋环境的保护越来越受到重视,使投弃式温度剖面测量仪(the Expendable Bathythermograph,XBT)应用于海洋科学考察和海洋维权的需求越来越大。介绍一种基于C#的XBT终端显示控制系统,该系统通过串口进行数据通信,实现数据采集、处理和实时数据显示等功能。     

SBF4—1波浪方向浮标研制成功

SBF4—1波浪方向浮标测量系统是测取波浪传播方向的遥测波浪仪器。浮体采用圆锥形,随波性能好,在海上连续使用中,历经数次强热带风暴和台风袭击,工作正常,该仪器总体设计合理,在测波仪中首次采用数字传输,技术先进可靠,设计的软件在现场实时处理出波浪能谱、方向谱、波浪传播方向代表值以及波高、周期等特征值,满足了波浪观测的需要。在方向谱的处理上,增加了L—H方法。仪器经专家评审鉴定,认为设计思想新颖,技术资料齐全,系国内首次研制成功,填补了国内空白,其主要技术指标达到或接近国际同类     

SSA1—1型声学水位计通过了设计定型鉴定

国家海洋局第三海洋研究所研制的SSA1-1型声学水位计,经同行教授、专家和工程技术人员对该仪器的技术文件、图纸资料和各种报告进行了认真的审查和现场测试,于1991年6月19日在厦门通过了设计定型鉴定。