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第一部分 准备性内容3

第1章 绪论3

1.1 海洋技术的定义与特点3

1.1.1 海洋技术的不同解释3

1.1.2 海洋技术的定义4

1.1.3 海洋技术的特点5

1.2 海洋技术的分类5

1.2.1 海洋基础技术5

1.2.2 海洋支撑技术6

1.2.3 海洋应用技术6

1.3 发展海洋技术的意义7

1.4 海洋技术的发展趋势与研究前沿8

1.4.1 海洋技术的发展趋势8

1.4.2 海洋技术的研究前沿9

1.5 我国海洋技术的发展方向与发展战略12

1.5.1 我国海洋技术的发展方向12

1.5.2 我国海洋技术的发展战略14

思考题15

参考文献15

第2章 海洋基础知识17

2.1 关于水（海水）的科学17

2.1.1 水分子结构17

2.1.2 海水的盐度18

2.1.3 海水的密度18

2.1.4 海水的热性质18

2.1.5 海水的其他物理性质19

2.1.6 海冰20

2.2 海洋物理20

2.2.1 世界大洋的深度及盐度场、温度场、密度场和风场20

2.2.2 洋流24

2.2.3 潮汐26

2.2.4 海洋中的波动28

2.3 海洋地质29

2.3.1 海底地质构造29

2.3.2 海洋沉积学30

2.3.3 海底资源31

2.4 海洋化学32

2.4.1 海水中的二氧化碳系统32

2.4.2 海水的pH值33

2.4.3 海洋中的氮、磷、硅循环34

2.4.4 海洋中的溶解氧34

2.4.5 化学微量元素34

2.5 生物海洋学与海洋生物资源35

2.5.1 海洋生态35

2.5.2 生物海洋学36

2.5.3 海洋生物资源37

2.6 海洋地球物理学37

2.6.1 海洋地球物理学简介37

2.6.2 海洋地球物理技术的发展37

2.7 海洋技术38

思考题41

参考文献41

第二部分 海洋基础技术第3章 水下声学技术47

3.1 水下声学技术概况47

3.1.1 水下声学技术发展史47

3.1.2 水声技术的作用48

3.1.3 水下声学技术的研究对象48

3.2 声学基本概念49

3.3 水声学52

3.3.1 水中的声速52

3.3.2 水声传播的几何衰减53

3.3.3 水声传播的吸收衰减与散射衰减53

3.3.4 水下声道55

3.3.5 深海声道55

3.3.6 浅海中的声传播56

3.3.7 海洋中的散射和混响57

3.3.8 水下噪声58

3.4 水声器件58

3.4.1 声呐简介58

3.4.2 声呐的组成部分61

3.4.3 声呐的主要性能指标61

3.4.4 主动声呐方程与被动声呐方程62

3.4.5 声呐的主要作用63

3.4.6 换能器和水听器63

3.5 水下声学技术的综合应用65

3.5.1 生物声学65

3.5.2 等离子体超宽带脉冲声呐66

3.5.3 声呐系统用来保护海洋环境66

思考题66

参考文献67

第4章 水下光学技术69

4.1 水下光学技术的定义、分类及意义69

4.1.1 水下光学技术的定义69

4.1.2 水下光学技术的分类70

4.1.3 研究水下光学技术的意义71

4.2 光学基础知识72

4.2.1 光的基本特性72

4.2.2 光谱74

4.2.3 光在海水中的传播75

4.2.4 光探测器78

4.2.5 光纤特性79

4.3 水下光学技术应用80

4.3.1 水下照明80

4.3.2 水下成像81

4.3.3 盐度测量84

4.3.4 粒子成像速度仪84

4.4 水下光学技术的发展趋势85

思考题85

参考文献86

第5章 海洋遥感技术89

5.1 海洋遥感技术的定义、发展及意义89

5.1.1 海洋遥感技术的定义89

5.1.2 海洋遥感基本过程89

5.1.3 海洋遥感技术的分类90

5.1.4 海洋遥感技术的发展91

5.1.5 海洋遥感技术的意义94

5.2 遥感数据获取94

5.2.1 辐射基础94

5.2.2 电磁辐射源95

5.2.3 电磁辐射与水体的相互作用97

5.3 遥感数据的处理99

5.3.1 遥感图像的几何处理99

5.3.2 遥感图像的辐射处理99

5.3.3 遥感图像的其他处理方法100

5.4 遥感信息的提取101

5.4.1 遥感图像判读101

5.4.2 遥感定量反演101

5.5 海洋遥感应用举例102

5.5.1 海洋水色遥感102

5.5.2 高频地波雷达105

5.6 海洋遥感技术的发展趋势107

思考题107

参考文献108

第6章 水下运动物体动力学110

6.1 水下运动物体水动力性能的研究现状和研究方法110

6.2 典型软件简介112

6.3 两种坐标系及其转换关系112

6.3.1 两种坐标系112

6.3.2 两种坐标系之间的旋转变换关系113

6.3.3 刚体动量和动量矩的导数在两种坐标系中的转换关系114

6.4 水下运动物体六自由度运动建模115

6.5 水下运动物体的受力115

6.5.1 静力115

6.5.2 水动力116

6.6 水下运动物体动力学实例116

6.6.1 水下滑翔机简介117

6.6.2 水下滑翔器结构模型117

6.6.3 运动学分析118

6.6.4 受力分析122

6.6.5 水下滑翔器动力学方程建立124

6.7 水下运动物体动力学前景展望124

思考题125

参考文献125

第三部分 海洋支撑技术第7章 海洋工程材料技术129

7.1 海洋工程结构材料130

7.1.1 海洋工程结构材料主要力学性能指标130

7.1.2 金属材料131

7.1.3 非金属材料133

7.2 浮力材料135

7.2.1 浮力材料概述135

7.2.2 传统浮力材料136

7.2.3 空心玻璃微珠及其复合材料137

7.2.4 其他浮力材料139

7.3 腐蚀与材料的防腐140

7.3.1 海洋腐蚀140

7.3.2 金属腐蚀142

7.3.3 防腐蚀方法与技术143

思考题147

参考文献148

第8章 海洋通用技术151

8.1 海洋常用机电集成技术151

8.1.1 连接技术151

8.1.2 能源技术157

8.1.3 水下液压技术160

8.1.4 推进技术162

8.1.5 水下作业技术165

8.1.6 水下照明与摄像技术167

8.2 常用的海洋通用件167

8.2.1 海洋物理、化学和生物传感器167

8.2.2 水下电机169

8.2.3 液压阀169

8.2.4 水泵169

8.2.5 水下机械手170

8.3 海洋通用技术的发展趋势170

思考题170

参考文献171

第9章 海洋试验技术172

9.1 海洋试验技术的定义与分类172

9.2 海洋试验中的主要测量技术173

9.3 海洋试验步骤176

9.4 试验大纲177

9.5 试验条件建设179

9.6 海上试验场180

9.7 典型试验——耐压试验181

思考题184

参考文献184

第10章 海洋装备设计与集成技术185

10.1 海洋装备设计与集成的关键技术185

10.1.1 轻量化技术185

10.1.2 功率设计技术187

10.1.3 浮力设计技术188

10.1.4 结构设计技术191

10.1.5 机电集成技术195

10.1.6 安全设计技术195

10.2 海洋装备实现技术：以Data Logger数据采集器设计为例196

10.2.1 密封设计197

10.2.2 结构设计197

10.2.3 电路设计：电子控制技术198

10.2.4 接口设计技术199

10.2.5 应用介绍199

10.3 海洋装备设计与集成技术的发展趋势200

思考题200

参考文献201

第四部分 海洋应用技术第11章 水下探测技术205

11.1 水下探测技术的定义、技术分类及意义205

11.2 水下光学探测技术206

11.2.1 水下荧光探测技术206

11.2.2 水下拉曼光谱探测技术208

11.2.3 水下激光诱导击穿光谱探测技术210

11.3 水下声学探测技术213

11.3.1 声波多普勒海流探测技术213

11.3.2 多波束测深技术214

11.3.3 浅地层剖面探测技术215

11.3.4 地震波探测技术217

11.4 水下电磁波探测技术218

11.5 水下化学探测技术219

11.5.1 pH值测量技术219

11.5.2 盐度测量技术220

11.5.3 溶解氧浓度测量技术221

11.6 其他水下探测技术223

11.6.1 重力梯度仪223

11.6.2 水下磁力仪224

11.7 水下探测技术的发展趋势225

思考题226

参考文献226

第12章 水下采样技术230

12.1 水下采样技术的目的、意义与通则230

12.2 水质采样技术231

12.2.1 海水采样技术231

12.2.2 热液（冷泉）采样技术239

12.2.3 孔隙水采样技术244

12.3 底质采样技术245

12.4 沉积物采样技术246

12.5 生物采样技术247

12.6 岩石采样技术249

12.7 水下采样举例——IODP250

12.8 水下采样技术的发展趋势251

思考题251

参考文献251

第13章 水下通信与导航技术254

13.1 水下光纤通信254

13.2 水下电磁波通信254

13.3 水下无线光通信255

13.3.1 水下激光通信255

13.3.2 LED水下无线通信256

13.4 水下声波通信257

13.4.1 水声通信的发展257

13.4.2 两种水声通信需求类型258

13.4.3 水声信道的特点258

13.4.4 水声通信的难点259

13.4.5 两种信道模型260

13.4.6 相干水声通信关键技术260

13.4.7 其他水声通信技术261

13.4.8 水声通信展望262

13.4.9 主要水下通信方式的对比262

13.5 水下导航技术262

13.5.1 导航系统的分类262

13.5.2 水下声学导航263

13.5.3 惯性导航系统265

13.5.4 其他导航方法266

13.5.5 水下导航展望266

思考题267

参考文献267

第14章 水下运载技术270

14.1 水下潜器的定义和分类270

14.2 水下潜器的关键技术271

14.2.1 坐标系与坐标变换271

14.2.2 推进器272

14.2.3 浮力材料272

14.2.4 水下潜器的能源273

14.2.5 脐带缆273

14.2.6 生命保障技术274

14.3 水下潜器运动控制275

14.3.1 ROV运动控制275

14.3.2 AUV运动控制276

14.4 水下潜器实例277

14.4.1 有缆绳水下运载器277

14.4.2 自主水下运载器279

14.4.3 水下滑翔机279

14.4.4 水下拖曳系统281

14.4.5 载人深潜器281

14.4.6 水下潜器应用284

14.5 水下运载技术的发展趋势284

14.5.1 混合水下运载器285

14.5.2 融合AUV与Glider元素的新型AUV286

14.5.3 深海空间站287

思考题287

参考文献288

第15章 海底观测网络290

15.1 认知地球的观测平台与海底观测技术290

15.1.1 认知地球的观测平台290

15.1.2 海底观测技术291

15.2 海底观测网络的意义与定义293

15.2.1 海底观测网络的意义293

15.2.2 海底观测网络的定义294

15.2.3 海底观测网络各部分的功能定义296

15.3 海底观测网络的分类与接口协议297

15.3.1 海底观测网络的分类297

15.3.2 海底观测网络接口协议299

15.4 海底接驳盒的设计301

15.4.1 海底接驳盒的功能及关键技术301

15.4.2 海底接驳盒的电能、通信模块的设计303

15.4.3 观测设备插座模块设计303

15.5 海底观测网络的相关技术305

15.5.1 电能供给技术305

15.5.2 岸基站技术307

15.6 海底观测网络实现案例——浙江大学的Z2ERO系统308

15.6.1 海底观测网络的建设309

15.6.2 围绕科学目标的观测311

15.6.3 标准化研究311

15.7 海底观测网络的技术发展312

思考题313

参考文献314

附录 课堂实验316

实验一 光在水流中的全反射316

1．实验目的316

2．实验原理316

3．实验仪器及装置图316

4．实验步骤317

5．思考题317

实验二 CTD测定海水的温度和盐度317

1．实验目的317

2．实验原理317

3．实验仪器及装置图318

4．实验步骤318

5．思考题319

实验三 海水pH值及溶解氧含量测量319

1．实验目的319

2．实验原理319

3．实验仪器及装置图320

4．实验步骤320

5．实验过程注意事项321

6．思考题321

实验四 ROV操作321

1．实验目的321

2．实验原理321

3．实验仪器及装置图321

4．实验步骤322

5．实验过程注意事项322

6．思考题322

参考文献322