摘要：介绍了一种用于S波段(2~4 GHz)探冰雷达的高增益Vivaldi天线。天线选择介电常数3.48的ROC4350B为介质板材料,采用微带馈电线转槽线的耦合结构进行馈电,并在辐射臂两侧加载两段指数型开槽提升整体增益,在渐变槽线中间加载指数型引向器进一步提升天线辐射性能。仿真优化后天线总体尺寸为113.6 mm×85.0 mm×1.52 mm。仿真结果表明,天线在S波段内回波损耗S11<-10 dB,天线增益整体在5.39 dB以上,最高达到了9.6 dB,且增益曲线平滑,实测结果与仿真结果较为吻合。

摘要：北冰洋海域的水声学研究在冰下通讯、导航定位、目标探测以及海洋环境参数反演等方面起着重要作用。而研发集成极区冰下浅表层声学监测浮标系统,获取长期连续气-冰-海界面的主要环境参数数据及冰下声学特性信息,是开展冰下水文和声学环境特性研究的重要手段。本文研究了一种极区冰下浅表层声学监测浮标系统的设计,该系统主要由主控制模块、供电模块、数据采集模块、数据远程传输模块、远程监控中心五部分组成,通过各个模块的开发与集成测试、数据的采集与传输测试、野外试验等,实现了对极区气-冰-海界面主要环境参数以及冰下浅表层声学特性参数数据的持续观测。本系统于2021年8月在中国第12次北极科学考察任务中完成现场应用,在极地低温恶劣环境下运行可靠稳定,实现了包括水声数据在内的极区各项环境观测参数的远程传输。

摘要：极地冰下温度剖面的观测可为极区科学考察站的建设、南极冰下湖资源的开采等工程提供重要依据。近年来,国内外研制的温度观测系统,主要针对北极海冰环境设计,而南极冰盖下的温度场观测鲜有提及。本文提出一种在南极地区恶劣环境下,基于半导体温度传感器的冰下温度场分布观测系统。通过对电路结构和软件控制流程的设计,解决低温环境下能源消耗过快的问题。针对南极冰盖下单总线信号长距离传输困难的问题,对传输线缆进行分析,重新计算并依据结果调整硬件结构与程序。为检测系统能否满足观测需求,进行了温度精度与系统功耗的测定实验,达到数据稳定回传的目的。系统于中国第35次南极科学考察期间布放在我国南极昆仑站区域,获得超过6个月的南极冰盖温度场观测数据。

摘要：随着全球气温上升,北极海冰的消融加速,北极航道的开通成为可能,极区海冰监测对船舶航行安全及无人冰站有着重要意义。设计低功耗、耐低温且工作稳定可靠的极区海冰影像自动监测系统,集成耐低温的串口摄像头,实现海冰表面形态和浮标运行状态的监测;增加加热模块以解决极区低温环境下摄像头无法正常采集图像的问题;基于铱星9523研发了针对大量数据的传输策略,实现了图像数据的远距离传输;以蓄电池为储能装置并配置太阳能板补充电能。监测系统在中国第九次北极科学考察中进行了安装并在第十一次北极科学考察中进行了优化和升级,结果表明该系统在极地低温恶劣环境中运行稳定,可靠性强,可以长期工作。

摘要：本文提出一套海-冰-气无人冰站系统,其能对北冰洋浮冰区海洋-海冰-大气三界面进行长期连续观测,观测内容可为北极海冰快速变化机制的研究和冰区船舶航行保障提供重要支撑。介绍了海-冰-气无人冰站的系统设计和结构设计,分析了无人冰站海洋工况的稳定性,利用有限元分析软件ABAQUS对无人冰站的极区抗风能力进行了仿真与分析,研究了无人冰站结构的受力情况,为其结构设计提供了依据。设计并研发的三套无人冰站系统分别于2018年、2019年、2020年在北冰洋中央区被成功布放并取得了良好的观测效果,验证了无人冰站系统的适用性和可靠性。

摘要：数学练习是数学教学的一个重要环节,精心设计的练习题,有助于学生掌握教材的基础知识,形成技能、发展智力,也是教师掌握教学情况,进行反馈调节的重要措施。

摘要：为有效提高极地冰盖低温环境下温度测量的精度,设计了一款基于Pt1000的多点低温低功耗高精度铂电阻柔性温度链。温度链由主机和多个从机组成,主机用于读取整条温度链的数据并与外界进行数据交互,从机用于采集和上传温度数据,主机和从机之间采用RS485总线通讯方式。每个单点铂电阻温度测量单元都采用软件校正,单点测温误差不超过0.006 9℃。室内低温实验和现场试验表明,该温度链对低温环境下多点同时测温整体可靠性较高,适用于在极地环境下对冰川冰雪的温度场剖面检测。

摘要：为了探索北冰洋重点海域冰下浅表层水文和声学环境特性,分析海冰的生长和消融过程对其产生的影响,本文设计了适于极地的冰-海界面声学监测系统。监测系统采用模块化设计方案,主要包括控制模块、供电模块、通讯模块和各观测模块等,可实现对冰面气象、海冰物理、浅表层声学特性以及水文剖面参数的连续观测。通过对标体结构优化,可增加系统工作寿命,以期实现冰基及海洋漂浮状态下的持续数据采集;观测数据通过铱星通讯模块传输至国内监测平台,实现数据实时传输和自动化观测。该监测系统于2019年1月进行了为期一周的野外试验,验证了系统的可行性和标体结构的合理性。

摘要：针对冻土层对温度梯度高精度自动检测的需求,设计了一种高精度低功耗温度梯度自动检测系统。选取性能稳定的恒流源REF200与四线制接法的铂电阻Pt100构成系统的温度检测单元,通过MSP430单片机控制CPLD与多路开关集成电路,实现了温度检测点的自动切换,完成温度梯度信号的自动检测,通过GPRS数据传输技术,使获取的现场温度梯度数据可以实现远程实时调用。经实验室模拟试验,采集数据经专用算法优化处理后,温度单点检测精度可达到±0.1℃。

摘要：为实现极地设备运行情况监测无人化,设计了基于Iridium 9523的低功耗极地图像监控系统。系统主要由图像采集单元、温度控制单元、数据传输单元组成。采用串口摄像头进行图像采集,温度控制单元解决了低温情况下摄像头不能采集图像的问题,Iridium 9523卫星通讯模块实现数据传输。低温实验与室外实验结果表明,系统稳定工作的温度可低至-40℃。本系统在中国第9次北极科考中进行了安装,在极地低温恶劣环境下运行稳定可靠,实现了极地设备的图像监控。