海洋偵測，又稱海洋探測，利用各種現代化技術及感測器對海洋環境進行偵查與探測。海洋偵測工程與裝備是進行海洋開發、控制、綜合管理的基礎。目前用於海洋研究的感測器主要有:海色感測器、聲納感測器、慣性感測器、紅外感測器、微波高度計等。
基本介紹
- 中文名：海洋偵測
- 外文名：ocean exploration
- 感測器：海色感測器、聲納感測器等
- 意義：海洋開發、保護海洋、可持續發展
- 所屬學科：信息科學
- 未來發展對象：探測器、通用技術、探測平台
簡介,重要意義,海洋偵測感測器,海色感測器,聲納感測器,慣性感測器,紅外感測器,海洋偵測技術裝備發展,感測器市場化、產業化,通用技術標準化、模組化,探測平台朝著多樣化、多功能化,未來展望,
簡介
海洋偵測，又稱海洋探測。海洋偵測技術與裝備工程是進行海洋開發、保護海洋、實現可持續發展的基礎,建設一個海洋科技先進、海洋經濟發達、海洋生態文明、海洋綜合國力強大的海洋強國離不開海洋探測與裝備廠程的大力發展。
重要意義
海洋因擁有豐富的生物、礦產等資源成為經濟發展的重要支點,是解決人口膨脹、資源短缺和環境惡化的重要出路；海洋因巨大的水域面積和儲水量成為影響全球氣候、碳循環等的重要因素,是研究人類生存環境的重要對象；海洋因其複雜性、獨特性等特點成為人類探索未知世界的主要方向,是科學和技術創新的重要舞台海洋因其通透性和天然地理格局成為重要的國防屏障,受到世界各國的高度重視。
當今,開發海洋藍色國土,拓展生存和發展空間,已上升為世界沿海各國的國家戰略。海洋偵測工程與裝備是進行海洋開發、控制、綜合管理的基礎,集中體現著國家海洋競爭力,同時海洋工程裝備技術水平在一定程度上標誌著國家綜合國力和科技水平。
海洋偵測感測器
海色感測器
可見光和近紅外輻射計在海色衛星上主要用於探測海洋表層葉綠素濃度、懸移質濃度、海洋初級生產力、漫射衰減係數以及其他海洋光學參數。可見光和紅外波段的寬頻輻射計一般裝載在氣象衛星和陸地衛星上。例如,我國“風雲一號”氣象衛星裝載了多通道可見光和紅外掃描輻射計MVISR,美國NOAA氣象衛星裝載了改進型高解析度輻射計AVHRR之,還裝載了用於探測大氣層垂直空氣柱的剖面溫度和濕度等物理量的泰羅斯垂直探測裝置TOVS。
聲納感測器
美國多年來十分重視深海的研究,美國海軍認為應該加強近海、沿海的軍事行動的對策。在這些套用中,聲納所處的工作環境相當惡劣,而且通道的發展直接受到限制,存在不同的反射源和其他自然噪聲。從無源聲納中提取的有用信息,再返回到這一環境中是非常具有挑戰性的。要求進行大量資源手段和算法。增加計算機計算能力是一個重要的發展方向,其工藝技術不斷地完善和改進,提高在沿海區域的作戰能力,隨時間的持續將會出現重大的改進。沿海地區環境中的大量強噪聲源可以用作聲譜的天然參考源。它可以進行無源聲學成像,直接模擬普通的光學成像(電視),或進行毫米波無源RF成像。
慣性感測器
慣性感測器測量相對於慣性空間的感測器的線性和旋轉加速度,始終伴隨一些機械現象的發生。在這方面明顯的發展趨勢是通過MEMS技術和光技術實現小型化、固態化。一般來說,慣性感測器由機械、電的或者磁力限制的簡單的靜態和旋轉質量塊構成。通過測量限制或測量電流的變化允許產生的微小的機械位移對加速度敏感,以便使敏感質量快保持在與懸臂樑結構或局部的參考結構相對的初始位置。
MEMS技術可以把敏感質量快做得很小,使其成為矽片的一個集成的部分來生產,它包括具有自測試功能、自校功能和自調節信號功能的敏感電路。除了MEMS技術以外,通過採用雷射和光纖陀螺,光電子器件己經大量套用於角加速度感測器的製作中。但是仍然沒有達到最好的機械式陀螺的水平,雷射陀螺和光纖陀螺雖然比機械式陀螺的成本低、結構緊湊,但是在現今的航空電子設備中和飛彈制導套用中的主要性能方面還不能完全符合要求。
紅外感測器
紅外輻射計在氣象衛星和海洋衛星上用來遙感海面上空水汽含量、大氣剖面溫度和濕度以及海洋表面溫度等。
此外,海洋探測感測器還包括微波高度計、微波散射計、合成孔徑雷達、微波輻射計等。
海洋偵測技術裝備發展
感測器市場化、產業化
海洋感測器已完全市場化、產業化。伴隨著海洋觀測系統的發展,在深海環境和生態環境的長期連續觀測需求下,美國、日本、加拿大和德國等國家已經研製出全海深絕對流速剖面儀及深海高精度海流計、多電極鹽度感測器、快速回響溫度感測器、湍流剪下感測器、多參數水質測量儀等,並已形成系列化產品同時,伴隨著海洋觀測平台技術的發展,與運動平台自動補償的各類環境監測感測器也取得較大進展,目前已研製適應於自治潛水器,遙控潛水器、水下滑翔機和深海拖體等運動平台的溫度、鹽度、湍流、pH、營養鹽、溶解氧等感測器。
通用技術標準化、模組化
海洋通用技術朝著模組化、標準化、通用化方向發展。當前,在水密接外掛程式方面,已經出現滿足不同水深、電壓、電流的電氣、光纖水密接外掛程式產品。在浮力材料方面,市場上己出現滿足不同水深的、用於不同用途包括水下潛器、遙控潛器臍帶纜、水下聲學專用的浮力材料。在ROV作業工具方面,已出現了水下結構物清洗、切割打磨、岩石破碎、鑽眼攻絲等專門作業工具；水下高能量密度電池也實現了模組化,無需耐壓密封艙就可以直接在水中使用。
探測平台朝著多樣化、多功能化
隨著電子技術的發展,海洋探測平台呈現多樣化態勢當前,用於水文觀測的主要有遙感衛星、岸基雷達、潛標、錨定浮標、漂流浮標、Agro浮標等。尤其是由Agro浮標組成的全球性觀測網,收集全球海洋上層的海水溫、鹽度剖面資料,以提高氣候預報的精度,有效防禦全球日益嚴重的氣候災害給人類造成的威脅,被譽為“海洋觀測手段的一場革命”在物理海洋探測方面,主要有電、磁、聲、光、震等探測平台對海洋地形、地貌、地質及重磁場進行探測物理海洋探測平台朝著多功能化發展,將淺地層剖面儀、側掃聲納、攝像系統等組成深海拖體,對海底進行探測同時,海洋生態探測平台將螢光計一、濁度計、硝酸鹽感測器、浮游生物計數器及採樣器、底質取樣器等集成於一體,形成海底化學原位探測與採樣裝備。
未來展望
國際海底研究與開發有利於保障我國戰略資源安全,同時能推進海底科學進步研發國際海底礦產和生物資源的探測、勘查、觀測、取樣和開採等關鍵技術與裝備,突破礦區及其附近海域的環境監測與評價、資源評價和長期觀測所需關鍵技術,開展長期觀測和採礦系統等系統研發,在西南印度洋中脊熱液硫化物礦區建立示範熱液硫化物工業性試開採系統。
中試環節對於海洋探測儀器與裝備來說至關重要,由於海上試驗場的缺失,嚴重製約了海洋高新技術成果的有效轉化,很多技術成果無法從實驗室走向套用海上試驗場需要有完善的基礎配套設施和實驗設備,依靠某個項目或者某個單位無法建立建議依託現有的資源與環境條件,整合國內的科研力量,通過有針對性地開展設計、研發及建設,設立階段目標,分步實施,力爭在2020年前,建成資源共享、要素完整、軍民兼用的海上試驗場,提供海上公共綜合試驗平台,以及測試與評價服務,並進行業務化運行
深海通用技術是制約海洋裝備的瓶頸通用技術的薄弱一方面制約了海洋裝備產業化進程,同時也阻礙了觀測技術的進步建議重點開展深海通用技術研究,實現我國海洋探測與監測通用技術整體提升，實現海洋探測與監測通用技術中關鍵儀器設備、平台的自主研製、生產,形成幾家具有自主智慧財產權和競爭力產品的骨幹企業,最終實現我國海洋探測與監測通用技術及儀器設備的系列化、產業化、市場化。
