海流测量技术发展及应用

海流是海洋科学研究、海洋工程、资源开发利用等方面的重要输入参数之一,海流测量方法按照测量原理可划分成:漂浮法、机械式、电磁感应式、声学式和表层海流遥感观测等方法,对这些测量方法的原理、发展、应用、优缺点和典型设备等方面进行了介绍。我国海流测量设备相比国外还存在一定的差距,应该制定一定的保护措施大力扶植国产设备的研发和推广,加快产品化进程,保障观测资料安全,并通过制定和完善相关标准以及完善观测设备安全保护机制,提高国内海流测量的技术水平。

海流测量技术综述

简单介绍了海洋流场及测量方法,阐述了海流测量设备的分类、原理和应用的局限性,最后简单介绍了我国目前海流测量设备的研究现状。

正交解调及复自相关频率估计在海流测量中的应用

正交解调技术在使用复自相关算法进行频率估计中具有非常重要的作用,简要介绍了正交解调技术和复自相关算法在声学多普勒海流计中的应用。

漂航状态矢量修正海流测量数据方法研究

针对舰船在漂航状态(停航不抛锚)时,海流计实测数据不准问题,基于天气海况条件良好的试验海区,分析海流计数据误差原因,提出流速矢量修正海流计实测数据的方法,将修正后结果与《T-D值表》潮流推算值对比发现:13:20时刻的流向误差为0.6%,流速误差为3%;14:20时刻流向误差为1.6%,流速误差为0%,修正效果理想,误差较低,所以此方法对于漂航状态海流测量数据的修正是有效的;由此可知在浅海、近岸海域,漂航状态的舰船在海面风较小时,海流计的测量数据经流速矢量修正后精度较高,可用性较强,可以解决漂航状态海流数据不准问题。

投弃式海流剖面测量仪测量原理研究

根据投弃式海流剖面测量仪的测量原理建立了二维海流运动感生电场离散和连续模型,通过模型推导得到了海流与感生电场间的关系公式。通过对海流感生电磁场的分析,对海流测量的基本方法进行了研究,通过感生电磁场的量级的计算,确定了投弃式海流剖面测量仪研究的主要方向和关键技术。

基于STM32的海流计测量仪的设计

系统以微控制器STM32F107VCT6为核心,根据功能的需求,对系统的主控制器模块、键盘输入模块、液晶显示模块、数据存储模块进行了介绍。根据制定出的通信协议,实现了系统的流量计与主控制器之间的通讯,数据的存储与回放功能,实现了对于海水的流速、流向、温度、深度等各个参数的测量。

自容式海流剖面测量系统的研制

随着海洋声学技术的应用和相关理论的深入研究 ,人们发现 ,将其应用于海洋监测是目前 ,也是今后相当长时期内最重要、最有效的手段之一。本文结合海洋领域的一些重要课题以及正在进行的研究开发工作 ,介绍一种自容式海流剖面测量系统。

声相关海流剖面(ACCP)测量的流速估值方法

声相关海流剖面 ( ACCP)测量技术对水体回波信号进行空间相关处理来估计流速值。与声学多普勒海流剖面仪 ( ADCP)相比 ACCP的工作频率低 ,更适合深海测流应用。 ACCP测量系统对回波信号进行时空相关处理 ,根据相关函数峰值的位置来估计被测水团的流速值。ACCP从信号中提取流速值要运用参数估计技术。本文介绍了采用极大似然法和最小二乘法进行流速参数估计的处理方法 。

高频地波雷达海洋表面流测量误差分析

针对高频地波海态雷达测量精度问题,结合2005年8月浙江省东海海域得到的高频地波海洋表面状态监测雷达OSMAR2003的遥感测量数据,以及多普勒流速剖面测量仪的现场测量数据,通过误差分析理论对高频地波雷达海洋表面流测量精度以及误差来源做了分析.分析过程综合考虑了海流的运动特性,结果表明剖面流场的不均匀性分布及流场剖面结构的时间变化率是影响高频地波雷达径向流速测量误差的两个重要因素,通过去除其影响能有效提高测量精度.

安德拉RCM-4S型海流计的一种使用技巧

对安德拉仪器公司生产的 RCM - 4S型海流计在使用过程中出现的问题 ,给出了合理的解决办法。论述了 2 542型转子计数器的设计原理 ,对操作手册中某些未说明部分给出了使用说明。并讨论了流速测量的上限问题。

基于倾斜测流的浮标海流计原型设计与实现

近年来出现的倾斜式海流计成本较低、精度较高,但因其固定于海底锚点、测量传感器单一、数据处理方式简单,无法应用于海面浅层水流的流速流向测量。为使其适应海面及浅海测流环境,满足诸如水上运动训练等特定场景的简单化海流测量需求,采用微处理器、惯性测量单元、磁力计以及存储器等器件,设计并制作了一种新型倾斜式浮标海流计原型。该原型利用多传感器姿态融合算法提高测量灵敏度,以减少海面风浪冲击造成的干扰,并通过定标方式得到倾角与流速的对应关系。试验证明,提出的测流理论近似拟合公式具有较高的拟合度,表明了基于此原型设计的海流计用于实际监测的可行性,对未来低成本、轻量级、简单易用的浮标型海流计的研制具有指导性意义,为河海水文观测提供了新的方法。

60m船用多功能ADCP悬浮沙浓度测量及比测数据分析

本文简述了 6 0 m船用多功能 ADCP悬浮泥沙测量的理论依据 。

一种针对ADCP单ping流速数据的质量控制方法研究

针对TRDI公司生产的ADCP数据后处理问题,以转换至大地坐标系的.ENX格式原始数据文件为对象,提出了直接对单ping流速数据进行质量控制的处理思路。选择具有代表性的样本数据,经对比发现VTG格式的GPS地面速度信息质量优于GGA格式信息。利用VTG船速计算绝对流速,通过对比处理效果与进行显著性检验,发现箱线图法对异常值的判别效果最好。将箱线图法处理后数据按照时间间隔进行平均,并与同样本的平均数据文件比对流速的平滑性,结果表明前者的数据质量优于后者。

提高走航式ADCP测量精度的技术探讨

介绍了声学多普勒流速剖面仪（ADCP）的基本原理，分析了影响ADCP测量精度的误差来源，对如何提高ADCP的测量精度进行了探讨。

近海海域监测浮标海上比测试验研究

近海浮标是在近大陆岸线布设的对海流、海浪、风向、风力等参数进行连续观测的设备设施。由于浮标搭载传感器设备高度集成化和数据采集平台局限性,其观测数据的精准性难以保障。需要通过传统成熟的观测同浮标进行同时同区域观测比对对齐以进行数据校正,通过水文气象数据比对比测以验证浮标观测数据的可靠性,为浮标传感器参数改正及浮标数据修正提供依据。同时为开展建立浮标观测数据检验体系和数据标准化处理方法提供探索依据,改进和提高浮标观测效果。

双基地高频地波雷达系统布站研究

由发射机(T)和接收机(R m)共站的单基地高频地波雷达增设分置的接收系统(R b)构成的T/R m-Rb双基地高频地波雷达系统用于海洋环境监测时,既可测得矢量流速度,又可消除风向模糊性,是目前高频地波雷达的发展趋势之一。该文首次从T/R m-Rb系统的探测能力与海流测量误差两方面分析最佳基线长度和最佳双基地角范围,从而确定其布站原则,即:在确定T/Rm单基地雷达的位置后,先根据T-Rb双基地雷达设计指标中的最大探测距离和确定基线长度,然后根据T/R m-Rb系统海流测量误差最小的原则确定最佳双基地角范围,从而确定T-Rb双基地雷达接收站Rb的位置。该布站原则可为双(多)基地高频地波雷达的海洋环境监测应用提供参考和依据。

基于三种测波方法的实测数据对比分析

近海海洋工程波浪观测中较为广泛使用的测波方法主要包括压力式测波、声学测波和重力式测波等。三种观测方法各有优势,需根据历史资料、地理环境和任务目的设计合理的观测形式,可以选择一种或多种形式组合的形式,以达到最佳的观测效果。使用GPS测波浮标、AWAC声学海流/波浪测量仪和TWR-2050压力式波潮仪的实测资料进行了对比分析,结果显示,测波浮标与AWAC所测数据相关性较一致;TWR压力波潮仪与AWAC测量的波高趋势基本一致,但周期短、波高小的海域和时间段测量准确度较差。

高频雷达海流观测中流速测量误差的传播

为了分析高频雷达输出的径向流测量误差和矢量流测量误差之间的关系,从矢量流合成的过程出发,推导了任意雷达站点数目情况下的误差几何缩放因子的解析表达式,该表达式表明雷达站点的数目和位置均会影响误差几何缩放因子的值.此外,利用实测数据分析了实际情况下径向流误差和矢量流误差之间的关系,结果表明:给出的误差几何缩放因子可以很好地量化径向流误差与矢量流误差的关系,但是矢量流误差与径向流误差的定量关系也受到矢量流合成过程中具体的处理方法的影响.

一种适合船用大功率声发射机的功率放大器

本文介绍了ＡＤＣＰ高频大功率声发射机的Ｄ类功率放大器。该放大器采用大功率ＶＭＯＳ场效应管作为功放输出级，高压供电，电路简单，调试方便。具有工作频率高，输出功率大的特点。特别适合于船用。

XCP调频波脉冲计数鉴频系统的FPGA实现

为提高XCP中三路调频信号鉴频解调的抗干扰性能,采用脉冲计数式鉴频解调法,鉴频中采用倍频技术,提高了鉴频灵敏度。由参考信号发生器产生正交CQR和同相CIR两个参考信号,利用这两个相互正交的同步信号,并行控制多路脉冲计数器实施数字鉴频。采用现场可编程逻辑门阵列FPGA进行鉴频器硬件电路设计来降低系统复杂度并提高系统稳定性。测试结果表明,系统完全满足精度及可靠性等方面要求。