摘要：海水化学需氧量(COD)是海水中有机污染物的综合指标,是海洋环境监测最重要的项目之一。现有的海水COD测量方法耗时长、体系复杂,无法满足海洋在线监测的需求。采用臭氧发光机理实现海水COD的分析,同时借助微芯片技术,设计了高集成度的新型海水COD分析系统,同时对系统中臭氧和水样流速、水样加热温度、样品盐度及过滤精度等影响测定的因素进行优化筛选。实验结果表明,该系统的测量范围为0.1~10mg·L^(-1),检出限0.08mg·L^(-1),与国标方法测量结果有很好的一致性,同时具有结构简单,测试时间短等优势,满足海水COD现场分析的需求。

摘要：在迈克尔逊干涉原理的基础上设计了激光干涉式水听器,通过跟踪补偿的方式提高了水听器的抗干扰能力。通过对水听器声压误差进行分析,认为振动膜是声压误差的主要来源,且可以通过振动膜材料的选择得到一定程度上的消除。在某近海海域获得的实测数据表明,水听器对噪声声压的测量精度较高,具有良好的频率响应能力,与理论模型的对比实验也一定程度上验证了数据的准确性。在近海海域,风成噪声和船只辐射噪声是海洋环境噪声测量的主要噪声源。在此,对3种风速下测得的海洋环境噪声谱级进行了计算,并与Knudsen曲线进行了比对,结果显示,测量数据与Kundsen曲线拟合度较好,经测量,船只辐射噪声主要集中在350~500Hz频率范围内。

摘要：为了提高光学折射法海水盐度检测精度,综合分析现有检测方法,认为其海水盐度检测精度低的主要原因是其检测光路为平行平板模型。由此,提出了棱镜模型多次折射法检测方案。利用棱镜模型而不是平行平板模型,提高了光线的偏折角;通过设置多个棱镜模块,进一步扩大偏折角,从而大大提高系统的分辨力。设计了光路并进行仿真分析,研制了样机并进行了海上实验。结果表明,盐度检测的分辨力达0.0012‰,重复性不大于±0.016‰。由海上与ALEC温盐传感器比测实验表明,与ALEC传感器一致性好,稳定性好,比测误差在±0.1‰以内。

摘要：由于受光源不稳、环境光干扰、标准曲线非线性及沾污的影响,传感器的稳定性表现不佳。为此,基于紫外荧光测量原理,分别从结构、工艺及算法3个方面做了优化设计。光路设计中引入了参比检测,ZEMAX软件仿真结果显示"十"字光路可行。聚四氟乙烯、光学镀膜的采用及电刷设计可有效防止油污粘附及生物附着。遮光罩为传感器营造一个检测暗腔,有效解决了环境光干扰问题。实验表明:传感器测量样品时,荧光信号的变异系数<0.3%。以浓度30μg/L为例,模拟光强衰减时荧光信号的变异系数为1.28%。样品浓度为62.4μg/L时,扩展不确定度为0.256μg/L(k=2)。传感器的稳定性设计取得了较理想的成果,但距离实际应用还有差距,主要是浊度、温度等影响因子未引入到算法修正模型中。

摘要：针对已有降水传感器对强降水测量误差大、测量范围小等不足,研制了一种基于压力敏感元件的雨量智能传感器。设计的传感器硬件由压力敏感元件核心的降雨物理量转换单元、以差分放大和线性处理模拟电路为主的信号处理单元、以高速低功耗嵌入式处理器ARM9为核心的数据计算单元等部分组成;传感器软件上采用广义回归神经网络的函数逼近方法,通过小样本训练建立精确测量模型。测量降雨作用在压力传感器上的压力大小及其对时间的变化,利用广义回归神经网络模型可计算得到精确雨量。试验表明,该传感器不仅解决了强降水等原因引起的雨量测量不准的问题,具有测量量程宽、精度高等优点。

摘要：设计了大相对孔径的三档变焦光学系统来监控海洋生态监测仪器的工作状态。该系统的设计通过Zemax软件实现,总长度为200mm,系统采用6.4mm×4.8mm的CCD感光板,三档变焦焦距分别为8,14,28mm,变焦过程中相对孔径为1/1.4,短焦时最大视场角为52°。最大视场角下,当奈奎斯特频率为42lp/mm时,系统的0视场的调制传递函数(MTF)值为0.8,0.707视场的平均MTF值为0.7,1视场的平均MTF值达0.6;10μm范围内,几何包围能量均在90%;畸变控制在合理的范围。该系统变焦比高、结构简单、相对孔径大,适用于海水中海洋生态监测仪器的监控,能够及时地反馈海洋生态监测仪器的工作状态信息,大大降低了海洋生态监测仪器的维护成本。

摘要：岸基全球定位系统(global positioning system,GPS)海面反射信号特性对GPS反射信号遥感反演具有重要意义,可为系统设计提供重要参数支持。在实验数据的基础上对微弱GPS海面反射信号特征提取方法进行验证和分析,结果显示所采用的提取方法能够有效提取海面反射信号;分析不同积分时间相干积分和非相干积分的性能,结果显示,积分时间在100ms以上时,相干积分和非相干积分都能有效提取反射信号特征,且两者得到的信噪比基本一致;海面反射的GPS信号符合高斯分布特征,这与已发表文献的结论是不同的;两次连续测量反射信号的功率变化有90%的概率超过6dB。

摘要：为解决目前水质监测存在的单点测量、实时跟踪观测不及时、通信距离短和供电不便等问题,设计了基于水声通信的海洋水质多点监测系统。该系统主要包括浮标系统、坐底式水质监测系统、岸站实时数据接收系统。水质多点监测的下位机由浮标系统和海底多个坐底式水质监测系统组成;坐底式系统与浮标之间采用水声通信的方式实现水下数据上传,水声通信半径能达到10 km;以浮标作为中继系统,采用太阳能供电,利用DTU和北斗双通信将分钟数据实时传输,解决了诸多水质监测中现存的问题。研究表明,本系统数据实时上传率达到95%以上,能够满足大范围海域内水质多点实时监测的要求,可为水产养殖提供全天候有效可靠的水质参数。

摘要：针对陆地用气象要素相对湿度传感器难以适应海洋高湿、高盐雾、高腐蚀环境的问题,研制了一船用气象要素相对湿度传感器。采用高精度湿敏元件,设计出频率发生电路,将空气相对湿度的变化量转换为频率信号;通过设计的频率电压转换电路将频率信号转换为电压信号;设计的线性化调理电路将变化的电压信号进行线性化处理,使电压的变化能够线性化地对应于空气相对湿度的变化。通过特殊结构和可靠性设计,满足了气象要素相对湿度传感器的海洋环境适应性。测试结果表明:研制的船用气象要素相对湿度传感器测量精度高、线性化好,能够适应于海洋环境。

摘要：本文将伺服控制技术应用于直线明槽流速仪检定系统中,根据水槽参数及技术指标,计算伺服驱动系统参数并选型。该系统通过高精度编码器对电机主轴的信号进行实时精确采集,并将该信号反馈至可编程控制器,实现检定车速的精确闭环控制。试验结果表明该系统结构简单、易于控制,速度控制精度达到了国家一级精度要求。