海洋声学探测技术的国际与国内发展趋势7200字
深度海洋探测技术的现状与挑战

深度海洋探测技术的现状与挑战随着科技的不断发展,深度海洋探测技术的发展取得了显著的进展。
深度海洋中隐藏着许多神秘的事物,这些事物对于人类的认知世界和发展科技有着举足轻重的作用,然而,深度海洋探测技术的发展与运用也带来了很多挑战,本文将对深度海洋探测技术的现状与挑战进行探讨。
一、深度海洋探测技术的现状深度海洋探测技术是指在海底的深度大于200米的区域内,利用先进的设备和技术,对海洋的物理、化学、地质以及生物等方面进行探测和研究。
现代深度海洋探测技术的发展可以追溯到20世纪初,那时主要采用简单的装备来探测海洋深部。
但随着科技的不断发展,深度海洋探测技术得到了迅速发展。
如今,深度海洋探测技术已经不再局限于简单的海底摄像器材和声学接收器等设备,而是涵盖了潜水器、遥控器、探险器、气候观测器、多层次观测系统等,这些设备能够对海洋环境的变化、深层海洋生物的生态趋势进行全方位的观测和研究,同时探测技术也得到了大幅升级,涉及到各个方面的先进技术,如声学定位技术、光学技术、水下探测和成像技术、生命探测技术等。
二、深度海洋探测技术的挑战虽然深度海洋探测技术有了巨大的发展,但是在实际运用过程中也遇到了许多挑战。
主要表现在以下几个方面:1.海洋环境的困难深度海洋探测技术要求在深海环境下运行,因此很多设备都必须能够承受高压、抗腐蚀、防水等特殊的环境要求。
但是海洋环境的变幻无常,且海水具有较强的腐蚀性,这也给设备的制造、维护和运行带来了困难。
2.能源问题能源是深度海洋探测技术种最重要的挑战之一。
由于深度海洋探测要求的能量非常高,这也导致了设备的能源问题。
能源问题既包括如何在海洋环境中稳定地供能,还包括能源储存和管理。
能源问题的解决也是制约深度探测技术发展的瓶颈。
3.技术瓶颈尽管深度海洋探测技术在现代科技的支持下如火如荼地发展着,但是与开发人员希望实现的效果相比,现有的技术还存在差距。
现有的技术还存在许多瓶颈,如传输速度、精度、稳定性等方面均有待进一步的提高。
声呐技术在海洋探测和导航中的进展与前沿问题

声呐技术在海洋探测和导航中的进展与前沿问题声呐技术在海洋探测和导航领域中一直扮演着至关重要的角色。
声呐作为一种利用声波进行导航和测距的技术,已经被广泛应用于海洋领域,包括海底地质勘探、海洋生物学研究、海洋资源开发以及海洋安全等方面。
本文将对声呐技术在海洋探测和导航中的进展和前沿问题进行分析和探讨。
声呐技术的应用范围非常广泛,其中之一是在海洋地质勘探领域。
声呐能够通过探测海底的反射声波来获取地质信息,从而帮助科学家研究海岸线变化、地壳构造和海底地貌等。
声呐技术的高分辨率和精确测距能力使得海洋地质学家能够更好地了解海洋环境中的地质特征,为油气勘探、海底隧道建设以及地震预警等提供了重要支持。
此外,声呐技术也被广泛应用于海洋生物学研究中。
通过声呐,科学家可以探测到海洋中的各种生物活动,如鱼群迁徙、海豚聚集等。
声呐技术可以提供水下生物的精确位置和数量,使得研究者能够更好地了解海洋生物的行为模式、种群密度以及生态系统的健康状况。
这对于保护海洋生物资源和生物多样性的研究具有重要意义。
声呐技术在海洋资源开发中也发挥着重要作用。
例如,在油气勘探领域,声呐可以用于探测沉积物的类型和分布,帮助勘探人员确定潜在的油气储层。
此外,声呐还可以用于定位海底管道和海上风电设施,确保其准确布设和安全运行。
声呐技术的应用不仅提高了资源开发的效率,也减少了对环境的影响和风险。
在海洋安全方面,声呐技术发挥着重要的作用。
声呐可以用于水下导航和目标探测,例如定位潜艇、水雷和矿山等。
声呐技术还可以用于测量海洋中的海流和海洋波浪等环境参数,为海洋预报和海上交通的安全保障提供重要数据支持。
然而,虽然声呐技术在海洋探测和导航中已经取得了显著进展,但仍然存在一些前沿问题需要解决。
其中之一是对海洋生物的影响。
由于声波对生物具有一定的干扰作用,声呐技术可能会对海洋生态系统产生一定的不良影响。
因此,我们需要更加关注声呐技术对海洋生物的影响,并采取相应的措施来减少不良影响。
海洋智能监测技术的现状与未来

海洋智能监测技术的现状与未来在人类对海洋的探索与利用不断深入的进程中,海洋智能监测技术正发挥着日益关键的作用。
它如同我们洞察海洋奥秘的眼睛,让我们能够更清晰、更全面地了解这片广阔而神秘的蓝色领域。
目前,海洋智能监测技术已经取得了显著的进展。
传感器技术的不断革新是其中的一个重要方面。
各种高精度、高灵敏度的传感器被广泛应用于海洋监测中,例如声学传感器、光学传感器、化学传感器等。
声学传感器可以通过声波的传播和反射来探测海洋中的物体、地形和生物;光学传感器则能够捕捉海洋中的光线变化,从而分析水质、浮游生物等信息;化学传感器能够检测海水中的各种化学成分,为研究海洋生态和环境污染提供重要数据。
卫星遥感技术也为海洋智能监测带来了巨大的突破。
通过卫星搭载的多种遥感设备,我们可以大面积、长时间地观测海洋表面的温度、盐度、海流、海浪等参数。
这不仅有助于我们了解海洋的宏观动态变化,还能为天气预报、海洋灾害预警等提供关键信息。
无人潜水器和自主式水下航行器(AUV)的发展也是一大亮点。
这些设备能够深入到海洋深处,执行复杂的监测任务。
它们配备了先进的导航、定位和探测系统,可以在没有人工干预的情况下,自主完成数据采集和样本采集工作。
相比传统的有人潜水设备,它们具有更高的效率和更低的风险。
此外,大数据和云计算技术的应用使得海洋监测数据的处理和分析能力大幅提升。
海量的监测数据可以在短时间内被快速处理和整合,从而生成更加准确、全面的海洋信息产品。
然而,尽管海洋智能监测技术已经取得了诸多成就,但仍然面临着一些挑战。
技术的可靠性和稳定性是一个亟待解决的问题。
海洋环境极其复杂和恶劣,高温、高压、高盐等因素对监测设备的性能和寿命产生了巨大的影响。
设备在海洋中的故障维修和维护难度也非常大,这就要求我们在技术研发中更加注重提高设备的可靠性和稳定性。
数据的质量和准确性也有待进一步提高。
由于海洋监测的复杂性和不确定性,采集到的数据可能存在误差和缺失。
水下声学探测技术的标准化与发展

水下声学探测技术的标准化与发展哎呀,说起水下声学探测技术,这可真是个神秘又有趣的领域!你知道吗?我有一次去海边度假,那片海特别美,湛蓝湛蓝的。
我在沙滩上散步的时候,就忍不住想,这看似平静的海面之下到底藏着怎样的秘密呢?这让我想起了水下声学探测技术。
咱们先来说说这水下声学探测技术的标准化吧。
标准化就像是给这个技术定下了一套大家都得遵守的“规矩”。
为啥要有这些规矩呢?比如说,不同的探测设备如果没有统一的标准,那测出来的数据可能就会乱七八糟,没法对比和参考。
就像我们考试,如果每个人的评分标准都不一样,那得多混乱呀!在标准化的过程中,对于声波的频率、强度、传播方式等等都有了严格的规定。
这就好比做蛋糕,每种材料的用量、搅拌的时间和温度都有标准,这样做出来的蛋糕才能保证口感和质量。
比如说,声波的频率得在一定范围内,不然就像唱歌跑调一样,啥也探测不清楚。
再说说发展这方面。
随着科技的不断进步,水下声学探测技术那是越来越厉害了。
以前可能只能探测个大概,现在能把水下的情况了解得明明白白。
就像手机一样,从只能打电话发短信的“大块头”,发展到现在能拍照、玩游戏、视频通话的智能宝贝。
水下声学探测技术也是如此,从简单的探测到如今能够精确地定位、识别物体,甚至还能分析物体的材质和结构。
我给你举个例子,以前探测海底的沉船,可能只能知道个大概位置,现在不仅能准确定位,还能清楚地知道沉船的损坏程度、内部结构。
这对于考古和寻宝的人来说,可真是太棒了!还有啊,现在的水下声学探测技术在海洋资源勘探中也发挥了巨大的作用。
比如说探测石油和天然气,以前可能要费好大的劲,打好多的井,还不一定能找到。
现在通过先进的声学技术,就能更准确地判断资源的位置和储量,节省了大量的时间和成本。
在军事领域,水下声学探测技术更是不可或缺。
它就像是水下的“眼睛”和“耳朵”,能够监测敌方潜艇的动向,保障国家安全。
想象一下,如果没有这项技术,咱们的海军在水下就像盲人摸象,那得多危险呀!另外,在环境保护方面,水下声学探测技术也能大显身手。
水声探测技术的未来发展方向研究

水声探测技术的未来发展方向研究在人类探索海洋的进程中,水声探测技术一直扮演着至关重要的角色。
从早期简单的声纳系统到如今高度复杂的水下声学监测网络,水声探测技术不断发展和进步,为我们揭示了海洋深处的奥秘。
随着科技的飞速发展,水声探测技术正面临着新的机遇和挑战,其未来的发展方向也备受关注。
一、多传感器融合与协同探测在未来,水声探测技术将更加注重多传感器的融合与协同工作。
单一的水声传感器往往存在局限性,无法全面、准确地获取水下目标的信息。
例如,传统的声纳系统可能在分辨率、探测范围或目标识别能力方面存在不足。
通过将不同类型的传感器,如声学传感器、光学传感器、电磁传感器等进行融合,可以充分发挥各自的优势,实现更高效、更精确的探测。
多传感器融合并非简单地将不同传感器的数据叠加,而是需要进行复杂的信息处理和融合算法设计。
通过对来自多个传感器的数据进行实时分析和综合判断,可以有效降低噪声干扰,提高目标检测和定位的准确性。
同时,协同探测还可以实现对不同类型目标的全方位监测,包括潜艇、水雷、海洋生物等。
此外,多传感器融合与协同探测还可以应用于分布式水下监测网络。
多个传感器节点分布在广阔的海域,通过无线通信技术实现数据的共享和协同处理,从而构建起一个覆盖范围广、监测能力强的水下探测体系。
二、智能化与自主化随着人工智能技术的不断发展,水声探测技术也将朝着智能化和自主化的方向迈进。
智能化的水声探测系统能够自动对采集到的声学信号进行分析和处理,实现目标的自动识别、分类和跟踪。
通过机器学习算法对大量的水声数据进行训练,系统可以学习到不同目标的声学特征,从而提高目标识别的准确性和效率。
自主化则意味着水声探测系统能够在无需人工干预的情况下,根据预设的任务和环境条件自主进行探测和决策。
例如,自主水下航行器(AUV)可以携带水声探测设备,在广阔的海域自主执行探测任务,根据实时获取的信息调整探测策略和路径。
这种自主化的能力不仅可以提高探测效率,还可以降低人力成本和风险。
海洋科学中深海探测与环境监测设备发展现状及前景

海洋科学中深海探测与环境监测设备发展现状及前景深海探测与环境监测设备是海洋科学中的关键技术和装备,它们对于深入了解深海生态系统、资源开发利用和环境保护具有重要意义。
随着深海探测与环境监测需求的不断增加,这一领域的设备发展也日趋成熟。
深海探测与环境监测设备可以分为探测设备和监测设备两大类。
探测设备主要用于实地探测,包括深海声纳探测器、潜水器、浮标等;监测设备主要用于长期、远程、连续监测,如深海观测台、无人水下机器人等。
这些设备通过传感器、摄像机等多种技术手段,实现对深海环境的观测和数据收集。
近年来,深海探测与环境监测设备的发展取得了显著成果。
全球各国积极开展深海科学研究,推动了深海探测与环境监测设备的创新。
例如,中国“海龙”号载人潜水器成功下潜到海底7000米,刷新了人类创造的载人潜水器下潜纪录。
美国国家海洋和大气管理局研发了“深渊探望者”号潜水器,可下潜至11000米,有效提高了对深海地质、生物等方面的研究能力。
深海探测与环境监测设备的发展还受益于先进的信息技术和物联网技术的应用。
传感器技术的进步使得设备能够实现对物理、化学、生物等多参数的监测,为海洋科学研究提供了宝贵的数据。
无线通信技术的发展使得设备能够实现实时数据传输和远程控制,有效提高了设备的可操作性和数据的传输效率。
大数据和人工智能的应用进一步提升了设备的数据处理和分析能力,加速了深海科学的发展。
深海探测与环境监测设备的发展仍然面临着一些挑战和问题。
首先,深海环境的严酷条件对设备的耐受能力提出了更高的要求。
深海水压、低温、酸碱性等因素对设备的材料和性能造成了极大的影响。
其次,深海环境的复杂性使得设备的设计和制造更加困难。
海底地形的不规则性、浮游生物的存在以及海洋水体的湍流等因素都会对设备的操作和观测结果产生影响。
此外,设备的维护和保养也是一个重要的问题,深海环境下设备的修理和维护往往异常困难。
尽管面临诸多挑战,深海探测与环境监测设备的发展前景依然广阔。
声学遥感技术及其发展前景

声学遥感技术及其发展前景嘿,说起声学遥感技术,这可真是个相当有趣且充满潜力的领域!你知道吗,有一次我在海边散步,海浪一波一波地冲上岸,那声音此起彼伏。
就在那个瞬间,我突然想到,这海浪的声音里,是不是藏着什么秘密呢?其实啊,声学遥感技术就像是我们探索这些声音秘密的神奇工具。
声学遥感技术呢,简单来说,就是通过接收和分析声音来获取信息的一种技术。
它就像是我们的耳朵,但比我们的耳朵厉害多啦!它可以听到我们听不到的声音,还能从这些声音里解读出好多有用的东西。
比如说在海洋领域,声学遥感技术可以用来探测海底地形、监测海洋生态环境。
想象一下,它就像一个超级厉害的“海洋侦探”,通过倾听海洋里的声音,就能知道哪里有暗礁,哪里有鱼群,哪里的海洋环境需要我们去保护。
在大气研究中,声学遥感技术也能大展身手。
它可以监测大气中的温度、湿度等参数。
就好像它能“听”出大气的心情,告诉我们天气要怎么变化。
还有在地质勘探方面,它能帮助我们了解地下的结构。
这就好比它给地球做了个“B 超”,让我们知道地下藏着什么宝贝。
那声学遥感技术是怎么做到这些的呢?其实它靠的就是各种先进的设备和精妙的算法。
这些设备就像是超级灵敏的耳朵,能捕捉到微小的声音变化,而算法呢,则像是聪明的大脑,能把这些声音转化成我们能理解的信息。
不过,虽然声学遥感技术已经很厉害了,但它还有很大的发展空间呢。
比如说,现在的设备还可以更小巧、更灵敏,这样就能更方便地应用在各种场景中。
而且,算法也可以不断优化,让分析结果更加准确。
未来啊,声学遥感技术说不定能变得像我们的手机一样普及。
到时候,我们每个人都能通过它来了解周围的世界,那该多酷啊!比如说,当我们去爬山的时候,拿出一个小小的声学遥感设备,就能知道这座山的地质结构稳不稳定,会不会有危险。
或者当我们在城市里散步,它能告诉我们空气质量怎么样,哪里比较安静适合休息。
再想象一下,农民伯伯可以用它来监测农田的土壤状况,建筑师可以用它来检查建筑物的结构是否安全。
海洋资源勘探技术的发展与应用现状

海洋资源勘探技术的发展与应用现状随着人类对于资源的需求不断增加,海洋资源逐渐成为了极具发展潜力的领域。
现代技术为海洋资源勘探和开发提供了可能性。
如今,我们可以使用各种科学技术来了解海洋环境并挖掘其中的资源,比如探测设备、科学测量仪器和机器人等。
一、海洋资源勘探技术的发展历程早在20世纪初,人们已经开始了对于海洋资源的勘探。
当时一些先进国家如英国、美国和挪威等都相继进行了深海探测和勘探工作。
但是由于技术的限制,这些勘探工作大都停留在深海环境的简单观察或者是卫星遥感技术的简单应用。
在20世纪50年代,科学家们开始使用声纳设备来探测海洋环境和水下物体。
这种装备后来得以进一步发展为多波束测深仪,从而实现了对于海底地形的更加详细的了解。
随着时代的发展,声纳设备的精度得到了不断的提升,同时还出现了多种新型设备。
21世纪初期,受到科技发展的推动,海洋资源勘探技术得以进一步普及和应用。
其中,无人机技术、遥感技术、机器人技术和大数据技术等都为海洋资源勘探技术的发展提供了新的契机。
现在,我们也已经看到了各种先进设备的出现,如声学定位仪、水下机器人、遥感仪器、深海探测装备等等。
二、海洋资源勘探技术的现状目前,海洋资源勘探技术在全球范围内得到了广泛应用。
不同国家和地区在这一领域的投入也日益增加。
特别是在一些海洋资源丰富的沿海地区,海洋资源勘探的发展呈现出极大的潜力和机遇。
在中国,海洋资源勘探技术的发展也始终处于重要的位置。
目前,中国的海洋资源主要集中在南海和东海两个海域。
在对这两个海域的勘探和开发中,中国采用了多项高科技手段,包括声学技术、遥感技术、水下机器人技术等。
此外,中国还积极招揽海外进口了一些高端设备实行海底勘探。
不过,与一些国家相比,中国的海洋资源勘探技术还有一定的差距。
此外,中国的海洋资源勘探和开发在深海领域上也存在较严重的技术瓶颈。
因此,中国需要加强自身技术力量,为海洋技术的发展积极探寻新的方法。
三、未来海洋资源勘探技术的发展方向海洋资源勘探技术的未来发展方向还需根据市场需求进行拓展。
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海洋声学探测技术的国际与国内发展趋势7200字 在声学探测技术方面,我国合成孔径声纳在浅海技术方面基本与国外同步、水体测流测速方向已经形成了多个频段产品、深水多波束测深技术方向处于国外第三代水平,下面是搜集整理的一篇研究海洋声学探测技术发展的论文范文,供大家阅读查看。
1概 述 1.1发展总体情况 海洋占据了地球 4/5 的表面积,是各种矿产、油气和生物资源的巨大宝库。党的"十八大";作出了"建设海洋强国";的重大部署,要求"提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国";,还提出要"高度关注海洋、太空和网络安全";,这表明海洋与国家权益息息相关,国家必须要通过大力发展海洋高新技术,发展具有自主知识产权的海洋高新技术装备,奋力追赶国外先进水平,以防受制于人。
在海水中,光波和无线电波衰减严重,传播距离十分有限,难以满足人类海洋活动,如水下目标探测、通信、导航和定位的需要。相比之下,声波在水中的传播性能要好得多,采用海洋声学技术研发的许多海洋声学装备成为人类观察海洋的"鼻子";、"眼睛";、"耳朵";和"嘴";,上述特点决定人类在海洋资源开发、环境监测、气象观测与预报、海洋测绘、海上维权活动、海洋科学研究和军事等方面的活动离不开海洋声学技术。
根据用途不同,海洋声学技术又可分为海洋声学探测技术、海洋声学通信技术和海洋声学定位与导航技术等。其中海洋声学探测技术主要用于对海洋物理参数与过程的探测和对海洋各种特定目标特性的探测,是人类认识海洋、开发海洋和利用海洋必不可少的海洋高技术。基于海洋声学探测技术研发出大批海洋声学探测装备,例如合成孔径声纳[1-2]、单波束测深仪、多波束测深系统[3-4]、测扫声纳、高分辨率测深侧扫声纳[5]、浅地层剖面仪、多道地震系统[6]、声多普勒流速剖面仪[7]、鱼探仪[8-9]、前视声纳等。
近年来,在"863";等国家计划的持续投入下,我国在海洋高技术相关领域快速发展,已实现对国外海洋声学探测技术的全面跟踪,取得一批成果。但综合来看,高端海洋声学探测设备的研究与产业化近年来一直是发达国家的重点发展领域,竞争非常激烈,而我国的海洋声学探测技术与国外先进技术相比还有很大差距。例如对于海洋民用声学探测装备而言,我国 90%以上的装备来自于国外,也没有海洋声学探测装备的知名品牌。 本文的目的是对我国海洋声学探测技术的竞争力进行分析,为下一步发展提供参考。 1.2技术结构 海洋声学探测技术包含了6大技术方向,分别为:(1)全海深测绘技术;(2)近海底微地形测绘技术;(3)声学测速测流及水质监测技术;(4)海洋生物资源环境声学探测与调查评估技术;(5)声学区域安防及维权技术;(6)海底资源声学勘探技术。上述方向又可细分为 18 个核心关键技术(表 1)。
全海深测绘技术侧重于以船舶为探测声纳载体,实现对全海深的测绘,一般探测距离较远,核心关键技术主要包括深水多波束测深技术和双站合成孔径声纳的深海探查技术。近海底微地形测绘技术侧重于近距离探测,通常分为浅海型和深海型,二者设备的耐压不同,核心关键技术主要包括相干测深声纳技术、深海合成孔径声纳探查技术、深水侧扫声纳技术、前视成像声纳技术和近海底多波束测深技术。声学测速测流及水质监测技术主要用于水体中流速和水质的监测,核心关键技术主要包括声学测流测速技术和悬浮泥沙浓度测量技术。海洋生物资源环境声学探测与调查评估技术主要用于渔业资源调查,核心关键技术包括渔探普查声纳技术和远程鱼探两用技术。声学区域安防及维权技术[10-11]主要用于对船只、快艇、水下机器人、各种蛙人等水面水下目标进行自动检测、跟踪、识别和报警,核心关键技术包括多基地声纳组网探测、水下入侵小目标被动探测、水下声栅栏探测和水下声学拒止。海底资源声学勘探技术主要用于深层地质构造探测,核心关键技术包括甚低频固态拖曳阵技术、前端数字化及传输技术和大功率拖曳气枪声源技术。
2 技术的国际发展趋势 2.1 发展趋势 在国外,海洋声学探测技术经过几十年的发展,与其相关的技术和设备已经形成了较完整的供需关系和产业链,进入了良性发展的状态。每个公司都具有自己的一类或几类主打产品。
综合多家公司产品,构成了较完整的产品系列,以满足多方面的需求。与海洋声学装备相关的各种配套产业,例如声纳阵制造、机械加工和电子技术等方面,发展均衡,基础坚实,这一切也为海洋声学探测装备的发展创造了良好的环境。 目前国际竞争格局呈现由美、欧(主要是英、法、德、挪威、瑞典、意大利、丹麦和荷兰)、加拿大和澳大利亚主导,日、韩和我国跟进的态势。传统上,水声探测设备公司主要包括一些大型军工制造企业,包括美国雷神(Raytheon)公司,欧洲的 Kongs-berg 和 ATLAS 公司等,由资深专家领导研发,有着很强的高技术研发能力。近年来,随着水声探测民用市场的逐步扩展,涌现了一大批先进水声技术公司,包括 RDI,LinkQuest,Edgetech,iXBlue,Reson 和Blueview等,推出了富有特色、满足用户多样化需求的产品,使得海洋声学探测技术研发国际竞争态势十分激烈,也从侧面说明自 20 世纪 90 年代开始的国际水声设备研发转型取得了全面成功。
下面举例说明几种核心关键技术的发展趋势。 双站合成孔径声纳本身是合成孔径声纳的一个研究趋势,在常规合成孔径声纳技术的支撑下,双站合成孔径声纳可向着大水深、大测绘带宽、高分辨率和智能化方向发展;合成孔径声纳向着大水深、大测绘带宽、高分辨率和智能化方向发展;深海侧扫声纳技术向着探测、识别一体化和基于逐像素点聚焦的全覆盖探测方向发展;多普勒测速技术及产品向高精度、多功能、多频化、高频化、高耐压、网络化、定制化等方向发展;目前前视声纳向着小型化、高分辨率、远距离及高速实时处理的方向发展。
总体而言,海洋声学探测技术与装备未来发展的基本趋势是:面向深海及复杂环境;小型化及多传感综合,适应 AUV 小平台应用需求,实现近海底观测和测绘功能;换能器频带扩展及多频带综合,提高水声探测的效率和精度;在成像及海底勘探中,前端数字化及高性能计算技术应用,实现了系统可靠性提高和实时计算成本下降;除了传统的技术方向之外,为了适应海洋工程的发展,派生于传统技术领域的新技术方向将不断涌现。
2.2 国外优势科研机构 表 2 列出了海洋声学探测技术国外主要研究机构。
3技术的国内发展现状 3.1 技术进展 长久以来,促进我国声学技术发展的源动力主要来自于军方,声纳设备装备于水面舰艇和潜艇上,经过多年发展,浅水声纳种类相对齐全,具有较完整的产业链。近年来,为满足中国大洋协会主导的国际海域资源调查与开发的需求,我国用于深海声学探测的装备取得一定发展。
下面举例说明我国几种核心关键技术的技术进展。 在声多普勒测速技术方面,中国科学院声学研究所自20世纪 80 年代起开始研究,先后研制成功船用 150 kHz 多功能声多普勒流速剖面仪(简称ADCP)工程样机和定型样机、下放式 ADCP 工程样机,开展了 ADCP 波浪反演研究和河流海口流量测量试验。系列自容式 ADCP 产品样机(75 kHz,150kHz,300 kHz,600 kHz) 经长期潜标海上验证后已提供给用户使用。715 所主要开发船用 38 kHz 和150 kHz 相控阵 ADCP,38 kHz 相控阵 ADCP 已提供给用户装船使用。哈尔滨工程大学主要研发 120kHz 以上频率的系列相控阵计程仪。
在声学区域安防及维权技术方面,近年来,在反恐形势和水下安保需求推动下,我国水下安保技术得到了快速发展。以中科院声学所为首,包括国内其他科研院所、中船重工、中船工业集团在内的相关单位,纷纷开展和参与了水下安保技术的研发和应用相关工作。中科院声学所承担了 2008 年青岛奥帆赛、2010 年上海世博会等一系列重大赛会的水下安保任务,并在 2011 年召开了由中科院声学所主办的"全国第一届水下安保技术学术交流会";.
目前已初步形成围绕小目标探测为核心的水下安保技术的产、学、研体系,已逐步进入水下安保技术的快速发展时期。
在合成孔径声纳技术方面,中国科学院声学所在"863";计划支持下,于 20 世纪 90 年代末开始合成孔径声纳的研究,历经"九五";、"十五";和"十一五";的发展,目前已经形成了系列样机,并建立多平台、多频段 SAS 技术体系。目前已经掌握了合成孔径声纳总体设计、多子阵快速成像、基于传感器和原始回波数据的联合运动补偿、自聚焦、信号调理和采集一体化模块、大功率发射机等一系列关键技术。
在海洋生物资源环境声学探测与调查评估技术方面,中国科学院声学研究所、中国水产科学研究院黄海研究所等多家国内科研院所和高校已经开展了渔业声学相关基础和应用研究,开始培养渔业声学专业的研究生。国内已经连续召开五届全国渔业水声学会议,国内渔业声学研究已经初步形成良好的局面。
在声学探测技术方面,我国在国家层面进行了有效资助,我国合成孔径声纳在浅海技术方面基本与国外同步、水体测流测速方向已经形成了多个频段产品、深水多波束测深技术方向处于国外第三代水平。总体上讲,在相关技术领域取得重要进展,部分设备已经具有很强的竞争力。但由于产业没有跟上,市场主要被外国产品控制,在该技术领域上的全面竞争显得后继乏力,技术整体先进性、新技术创新能力、产业转化能力与国际水平相比尚有不小的差距。通过资源合理配置,具体的技术方向尚较易突破,但整体创新、产业发展方面则要困难得多。
因此,总的来说,在声学探测技术领域我国与国外差距还是相当大的。 3.2 国内优势科研机构 表 3 列出了海洋声学探测技术国内主要研究机构。
3.3存在问题 目前,海洋声学探测技术及系统的研发力量主要集中在科研院所和军工企业,主要基于国家及部队项目驱动进行研发,国产化率较高,但产业化及配套技术方面力量较为分散。对于声学系统而言,从样机到产品需要很好地解决环境性能可靠性、主要器件(特别是换能器)工艺稳定性和一致性、水下机械部件工作可靠性等产品级关键性技术工艺问题。因此,声学探测技术的发展应当加强市场需求方向,在项目层面除了强调声学技术指标外,还应对环境应用性能指标提出要求。
总的来讲,海洋声学探测技术的发展需要长期稳定的支持,按照实际需求以及迫切程度循序渐进开展相关技术研究。同时需要加大基础工业投资,提高国内材料、工艺水平,使得海洋声学探测技术能够真正走向良性发展的道路。
4水平综合评价 总的来看,我国合成孔径声纳在浅海技术方面基本与国外同步,深海合成孔径技术尚未开展相关工作,与国际先进水平有 5~8 a 的差距。水体测流测速方向已经形成了多个频段产品,主要差距在于产品化方面。高频成像/前视成像方面已有了初步样机,但成像效果不及国外先进水平,差距主要在于系统集成和换能器器件工艺方面,初步估计差距在10 a 左右。渔业资源普查及评估技术近年来刚刚起步,国内渔用声纳系统基本进口,与国外先进水平的差距在 15~20 a 左右。综合来看,我国的海洋声学探测技术与国外有10 a 左右的差距。