摘要：南海复杂的地形与水动力环境给观测带来了挑战,结合多种观测手段优势互补组成海洋观测网是南海观测未来的发展方向。本文选取锚系阵列与水下滑翔机这2种主要的定点观测和移动观测手段,以南海中部为例,设计锚系阵列与水下滑翔机的布放站位,并基于区域海洋数值模式构建数据同化系统,设计观测系统模拟实验,进而通过对比不同方案下锚系阵列和水下滑翔机站位温盐数据的同化结果,探讨两者相结合的观测策略。在0~1000 m水深,模拟实验结果表明:受限于站位数量及分布位置,仅利用锚系阵列观测数据对温盐的同化精度改善有限;水下滑翔机观测数据的加入使得改进较为明显,对温度同化的改进主要体现在100~500 m,对盐度同化的改进则主要体现在100~250 m,这也分别对应初始温盐同化结果的均方根误差峰值深度区间;水下滑翔机初始布放站位与运动方式也会对实验结果产生影响,对于南海中部区域,水下滑翔机水平向右运动采样对温度的同化效果更好,在初始布放站位附近循环采样对盐度和海面高度异常同化效果更好。观测系统模拟实验结果可为南海未来的海洋观测网设计提供参考。

摘要：浮标是获取水文、气象等环境参数的重要观测技术手段,是现代海洋环境立体监测系统的重要组成部分.西太平洋黑潮延伸体海域是全球海洋动力过程最为复杂、海洋-大气相互作用最为关键的区域之一,也是全球系统性海洋观测相对缺乏的海区之一,传统的大型海气浮标很难在该海区长期存活.基于此,中国海洋大学研发了一种适用于中纬度海区高海况条件下的大型海气综合观测浮标系统(China Kuroshio Extension Observatory,CKEO).该系统面向深远海大浪、强流、狂风等复杂的工作环境,对高海况下的浮标系统、深水锚系系统、观测系统等做了针对性设计,增强了浮标在高海况下的稳定性和可靠性.截至2022年底,该系列浮标已连续在位工作3年,支撑了对黑潮延伸体海域海-气物质能量交换等科学问题的研究,为“透明海洋”立体观测网络提供了重要的深远海长期观测节点.

摘要：目前各种新型微纳材料不断涌现,性能超群,但其应用却远未达到预期。其关键原因是大表面积、高表面能和高活性造成的团聚,使其失去了原有的特性。研究人员对开发微纳材料的热情远远超过研究分散技术,而后者却是其工业应用的关键。为此提出一种在气相中实现快速且完全分散的通用方法,发现尽管微纳材料具有紧密的聚合结构,但在火花放电和静电场的协同作用下可以逐步剥落和分离。通过实验确定了适合于分散的火花放电形式及诱导方法,通过设计实验明晰了放电电流感生磁场对分散的影响;建立了具有长宽比的微纳材料在电场中的运动方程,并阐明了火花耦合电场诱导分散的原理;还演示了输送、转移等多种附加功能,以简单的过程、可靠的结果、广泛的适用性和可设计性,为连续在线生产和材料制造提供了巨大的应用潜力。

摘要：阐述了相干差分吸收激光雷达(CDIAL)探测大气二氧化碳(CO_(2))的原理,设计了1.57μm波段微脉冲相干探测系统,并对系统的回波信号进行了仿真。通过仿真计算分别探究了温度、压力、波长等因素对差分光学厚度计算及CO_(2)体积分数的反演精度的影响。仿真结果显示:当波长漂移为0.5 pm、温度不确定度为1 K、压强不确定度为1 h Pa、水汽体积分数测量不确定度为10%时,这些参数引起的总体误差为0.45%;在大气中CO_(2)的体积分数为4×10^(-4)时,微脉冲相干激光雷达探测CO_(2)体积分数的测量误差约为1.8×10^(-6)。

摘要：叶绿素a浓度是反映水质的重要参数之一,常作为水产养殖、渔场预测、环境保护等领域的重要评价指标。针对现有叶绿素a监测仪器实时性差、自动化程度低、环境干扰严重等问题,该研究以实时监测叶绿素a浓度为主要目标,提出了环境光校正算法和数据处理算法,设计了一种基于激光诱导荧光技术的水体叶绿素a浓度监测装置。该装置可向水体发射波长440 nm的激光,诱导激发叶绿素a产生中心波长680 nm的荧光,利用可见光传感器获取叶绿素a受激产生的680 nm荧光强度,即可实现对叶绿素a浓度的监测。以绿藻门小球藻和蓝藻门铜绿微囊藻为对象,利用680 nm荧光值和叶绿素a浓度的线性关系建立拟合模型,模型决定系数R^(2)为0.996;基于统计分析法设计的数据处理可有效剔除误差数据,提高测量结果的稳定性;利用环境光校正算法可有效降低环境光对测量结果的干扰。在仪器稳定性试验中,通过测量激光模块的供电电流和光谱模块的440 nm通道光强值,4 min后两者的标准差系数均为0.001,皮尔逊相关系数为0.84,表明可通过控制电流强度控制激光输出。在性能验证试验中,2组不同光照强度和6组不同藻种的待测水样的平均测量误差在5.48%以内。研究结果可为水质监测领域提供设备支持。

摘要：针对综合定位导航授时体系建设需求,本文提出了水下通信导航试验系统框架设计。介绍了水下通信导航试验系统体系架构,主要包括观测系统、运控系统以及用户系统,以及三者之间的关系;探讨了水下通信导航运控系统的总体设计及其核心——信息处理系统的组成;面向未来水下定位导航授时发展需求,以构建“协同、可靠、安全、稳健、优化”的运控系统为目标,给出了运控系统发展中需要攻克的空天地海一体化通信技术、基于云平台的大规模数据处理技术、基于人工智能的复杂系统任务调度技术、基于区块链的数据安全共享技术以及弹性化服务等关键技术。

摘要：本文设计了一种基于石墨烯片的频率可调太赫兹天线,采用了折叠缝隙结构并使用共面波导馈电方式,以更好地实现阻抗匹配.通过调控在缝隙之间添加的4个石墨烯片的电导率,改变缝隙天线的等效长度,使天线在两种不同工作模式下的谐振频率分别为230.5 GHz和270.5 GHz.除此之外,在天线下方加载了方形封闭谐振环(Closed-Ring Resonator,CRR)构成的超表面,并使其谐振频率与天线的谐振频率匹配,将z轴负方向的辐射进行反射,使天线在两种工作模式下的增益提高至5.41 dBi和7.63 dBi,与无反射结构时相比分别增长2.48 dBi和3.55 dBi.

摘要：脆性评价对页岩储层可压裂性评估、设计压裂层段、提升压裂改造效果具有重要意义.但传统基于矿物成分的脆性评价方法将不同矿物成分对脆性指数贡献程度进行平均化,忽略了不同矿物对岩石脆性影响的差异性.本文采用数字岩石物理实验来标定不同矿物成分对岩石脆性整体特征的影响程度,定量分析了岩石弹性参数随矿物组分含量的变化关系,采用基于弹性参数的脆性指数来建立不同矿物成分对页岩脆性的差异性影响关系,建立不同矿物组分相较于黏土矿物与脆性指数的相对关系及敏感因子,在弹性参数脆性指数的约束下确定了不同矿物成分在脆性指数中的权重,提出了基于矿物成分贡献程度自适应变化的脆性评价方法.矿物脆性评价结果与弹性参数脆性评价结果的相关性分析及下寺湾地区岩样脆性评价测试表明,考虑不同矿物成分的差异性所构建的脆性评价方法更加合理有效.

摘要：水声通信中传统宽带多普勒估计方法难以准确跟踪时变多普勒因子,从而导致正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)在变速运动通信场景中补偿性能不佳。针对该问题,文章提出了一种基于空载波的多普勒估计与跟踪算法。首先对三频信号做线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)得到多普勒先验值,然后利用OFDM符号中的空载波结合载波频偏(Carrier Frequency Offset,CFO)搜索补偿技术,把估计的最优CFO值转换为宽带多普勒因子,进而计算当前符号的加速度并预测下一符号的速度。通过更新加速度对预测值进行修正,实现每个OFDM符号的多普勒估计。数值仿真和湖试结果表明,文中算法不仅能有效跟踪多普勒的变化,在匀速和变速条件下都有较好的补偿性能,而且对帧结构设计要求低,对先验误差不敏感,有利于水声通信系统的工程实现。

摘要：水下滑翔机安全快速的布放回收是水下滑翔机稳健高效执行任务的基础。为水下滑翔机配备安全可靠的布放回收系统是水下滑翔机大规模部署和应用的前提。文章搜集整理国内外水下滑翔机布放回收技术,包括直接吊放式、托架式、滑轨式、牵引绳式、水面无人船/遥控潜水器(ROV)辅助回收式等以及几种方法优势组合,结合不同型号滑翔机详细展开分析不同布放回收技术的优缺点,总结水下滑翔机布放回收的难点和关键技术及引申的科学研究问题,并探讨未来水下滑翔机布放回收的发展趋势。分析结果可为研究和设计安全快速、智能自主的水下滑翔机布放回收系统提供思路,具有一定参考价值。