基于超声的水中异物探测装置硬件电路设计

超声波在传播中遇到不同介质或障碍物等会发生反射或散射.利用这种特性可以探测水中异物.考虑到被测物的尺寸和声特性.采用1MHz(水中波长为1.5 mm)的高频超声波比较合适.基于和雷达类似的回波脉冲测距、相位测速和强度测幅原理,设计了一个20霺脉宽、2mS周期的发射脉冲产生、超声换能驱动和收发开关电路,以及接收回波处理电路,并由相参时钟以欠采样方式进行模数转换.系统由TTL电路、小信号低噪声模拟电路、MSP430F149单片机等部分构成.实验结果表明,装置对固体障碍物具有稳定、强回波反应,对于不同尺寸的活动气泡仍能产生正常回波信号;这些结果可通过单片机以串行方式送入微机中,以便进一步处理和显示.     

基于Zemax外海观测光纤探针传感器探头结构的优化设计

光纤探针法是一种适合观测波浪破碎瞬间卷入微气泡羽流的方法,现有的观测探针探头多采用塑料、玻璃等材质,存在脆性大、损耗大、不耐低温、易腐蚀等缺点,拟设计一种蓝宝石光纤探针克服其局限性,提升探测性能.文章在介绍光纤探针传感器测量原理的基础上,采用光学仿真软件Zemax建立了光纤探针传感器探头的仿真模型,并利用模型对其每针的材质、形状、角度等结构设计关键因素进行了优化设计,由仿真结果确定了每针形状为圆锥形、传输材质为蓝宝石.该仿真结果将为后续光纤探针传感器系统的整体设计及光路优化奠定基础.     

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.     

西天山中新生代古高程恢复研究

横亘中亚的天山山脉是全球大陆中的一条重要构造带, 其绵延超过2 500 km, 总体上呈近东西向延伸, 与昆仑山—阿尔金山、阿尔泰山和塔里木盆地、准噶尔盆地共同构成了“三山夹两盆”的独特构造地貌格局。天山造山带在早二叠世期间开始解体, 三叠纪遭受区域剥蚀夷平, 侏罗纪由于板内伸展形成一系列伸展盆地, 新近纪以来天山地区发生强烈的陆内变形作用。因此, 中新生代天山造山带的隆升不仅受控于新生代印度与欧亚两个大陆强烈碰撞产生的远距离效应, 还受控于古生代板块俯冲与碰撞造山作用所形成的基底构造的制约。天山新生代的隆升与剥露历史, 是研究亚洲大陆内部造山带的运动学和动力学过程的重要途径之一, 通过相应的野外调查和测试手段, 对天山的中新生代古高程进行恢复, 对于天山地区新生代以来的气候、矿产保存以及反演印亚碰撞的远程效应方面都具有明显的意义。     

老湾花岗质熔体中水的演化

老湾花岗质熔体中水的演化特征表明,随着岩浆熔体的演化,溶解于熔体中的水经历不饱和→饱和→过饱和的过程以及在过饱和状态下水以气泡形式逸出熔体,成矿流体的气泡逸出可能是“含矿岩浆热液”形成的主要方式。     

潜航器微气泡减阻数值模拟方法研究

近年来微气泡减阻技术应用于水面舰船的相关研究取得重要进展,许多舰船已经采用了此类技术。然而该技术在潜航器上的应用整体上仍处于理论分析和试验测试阶段。以回转体潜航器简化模型为研究对象,利用多孔介质来简化喷气小孔,并结合不可压缩水体和可压缩理想气体的流体体积（VOF）方法,建立了Realizable ε-k湍流计算模式。通过拖曳试验验证了多孔介质等效喷气小孔的合理性和数值模式的准确性,结合试验和数值结果探究了微气泡减阻技术对潜航器航行阻力的影响。数值结果显示,气泡对潜航器尾流低速区的改变使尾部压力分布产生变化从而导致压差阻力增高。同时气泡可以显著降低其覆盖区域的黏性阻力。并且随着来流速度的提高,气泡覆盖范围扩大,黏性减阻率持续增加。进一步地,建立了加长改进模型,数值模拟结果表明,微气泡减阻技术不仅能大幅减小黏性阻力,还能有效减小模型总阻力。     

大连港外海域船舶尾迹光学特征研究

通过大连港外海上实验测量船舶含气泡尾迹表观光学特征(如离水辐亮度、遥感反射率),分析了尾迹气泡对极度混浊的Ⅱ类水体海水表观光学特征的影响.实验结果证明:无论在可见光还是近红外波段,尾迹气泡都增强了海水表观光学量,如"耘海"船尾迹遥感反射率在可见光波段相对背景海水提高了50%,在近红外波段相对提高了159%.数据分析结果表明在此种水体中,气泡使得尾迹海水水色变黄,而不是在Ⅰ类水体中使水色变绿.随着观测点在尾迹中的位置靠近目标船,气泡数密度不断增加,遥感反射率也随之增强.     

海洋表层气泡运动规律的研究

建立了海洋表层气泡运动和半径变化的数学模型,通过计算发现一定深度的气泡存在一个临界半径;在一定初始深度气泡的半径小于临界半径时不能到达水面,随着时间的增长,气泡半径逐渐变小,直至最终溶解;气泡的半径大于临界半径时,气泡随着时间的增长,半径逐渐增大,直至达到水面破碎;气泡的初始深度不同,其临界半径也不同;半径在临界点附近的气泡的存活时间最长.对海洋表层气泡运动规律的研究对了解海洋表层气泡的分布规律有重要意义.     

气枪震源激发模式及应用

气枪震源是一种重要的人工地震震源。气枪阵列理论的提出,使得气枪阵列设计技术日趋成熟,并能够在石油勘探和地球物理探测中得到更加广泛的运用。气枪震源在不同领域中应用时,需要不同的组合和激发模式,以适应不同的探测要求。加强主脉冲和加强气泡脉冲,是目前两种主要的气枪激发模式。通过比较研究两种气枪激发模式,讨论各种激发模式在激发时间、气枪间距、频率、分辨率等方面的差异,为气枪震源的广泛运用提供依据。