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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 基础性海洋技术5

1.2.2 支撑性海洋技术6

1.2.3 使能性海洋技术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10

1.5 我国海洋技术的发展方向与发展战略13

1.5.1 我国海洋技术的发展方向13

1.5.2 我国海洋技术的发展战略15

思考题16

参考文献17

第2章 海洋基础知识19

2.1 关于水（海水）的科学19

2.1.1 水分子结构19

2.1.2 海水的盐度20

2.1.3 海水的密度20

2.1.4 海水的热性质20

2.1.5 海水的其他物理性质21

2.1.6 海冰22

2.2 海洋物理22

2.2.1 世界大洋的深度、盐度场、温度场、密度场和风场22

2.2.2 洋流26

2.2.3 潮汐28

2.2.4 海洋中的波动29

2.3 海洋地质31

2.3.1 海底地质构造31

2.3.2 海洋沉积学32

2.3.3 海底资源32

2.4 海洋化学34

2.4.1 海水中的二氧化碳系统34

2.4.2 海水的pH值35

2.4.3 海洋中的氮、磷、硅循环35

2.4.4 海洋中的溶解氧36

2.4.5 化学微量元素36

2.5 生物海洋学与海洋生物资源37

2.5.1 海洋生态37

2.5.2 生物海洋学38

2.5.3 海洋生物资源38

2.6 海洋地球物理学39

2.6.1 海洋地球物理学简介39

2.6.2 海洋地球物理技术的发展39

2.7 海洋技术40

2.7.1 Argo全球浮标系统40

2.7.2 “海王星”海底观测网41

2.7.3 水下滑翔机41

思考题42

参考文献42

第二部分 基础性海洋技术47

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 水下声学技术的作用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

3.2.1 声波49

3.2.2 位移和振速50

3.2.3 密度和压缩量50

3.2.4 声速50

3.2.5 声压和声压级50

3.2.6 声阻抗和声阻抗率51

3.2.7 声强和声强级51

3.2.8 声功率和声功率级52

3.2.9 声波的分类52

3.2.10 平面声波的折射和反射53

3.3 水下声学53

3.3.1 水中的声速53

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54

3.3.4 水下声道55

3.3.5 深海声道56

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60

3.4.1 声呐简介60

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63

3.4.5 声呐的主要作用63

3.4.6 换能器和水听器64

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 水下光学技术的应用80

4.3.1 水下照明技术80

4.3.2 水下光学成像82

4.3.3 基于光纤传感技术的盐度检测法84

4.3.4 粒子成像速度仪85

4.4 水下光学技术的发展趋势85

思考题86

参考文献87

第5章 水下运动物体动力学90

5.1 水下运动物体水动力性能的研究现状和研究方法90

5.2 典型软件简介92

5.3 两种坐标系及其转换关系92

5.3.1 两种坐标系92

5.3.2 两种坐标系之间的旋转变换关系93

5.3.3 刚体动量和动量矩的导数在两种坐标系中的转换关系94

5.4 水下运动物体六自由度运动建模95

5.5 水下运动物体的受力95

5.5.1 静力95

5.5.2 水动力96

5.6 水下运动物体动力学实例96

5.6.1 水下滑翔机简介97

5.6.2 水下滑翔机结构模型97

5.6.3 运动学分析98

5.6.4 受力分析102

5.6.5 水下滑翔机动力学方程建立104

5.7 水下运动物体动力学前景展望104

思考题105

参考文献105

第三部分 支撑性海洋技术109

第6章 海洋工程材料技术109

6.1 海洋工程结构材料110

6.1.1 海洋工程结构材料主要的力学性能指标110

6.1.2 金属材料111

6.1.3 非金属材料113

6.2 浮力材料115

6.2.1 浮力材料概述116

6.2.2 传统浮力材料117

6.2.3 空心玻璃微珠及其复合材料118

6.2.4 其他浮力材料120

6.3 腐蚀与材料的防腐121

6.3.1 海洋腐蚀121

6.3.2 金属腐蚀122

6.3.3 防腐蚀方法与技术125

思考题129

参考文献130

第7章 海洋通用技术133

7.1 海洋常用机电集成技术133

7.1.1 连接技术133

7.1.2 能源技术139

7.1.3 水下液压技术142

7.1.4 推进技术144

7.1.5 水下作业技术147

7.1.6 水下照明与摄像技术149

7.2 常用的海洋通用件149

7.2.1 海洋物理、化学和生物传感器149

7.2.2 水下电机151

7.2.3 液压阀151

7.2.4 水泵152

7.2.5 水下机械手152

7.3 海洋通用技术的发展趋势152

思考题152

参考文献153

第8章 海洋试验技术154

8.1 海洋试验技术的定义与分类154

8.2 海洋试验中的主要测量技术155

8.3 海洋试验步骤158

8.4 试验大纲160

8.5 试验条件建设161

8.6 海上试验场163

8.7 典型试验——耐压试验164

思考题166

参考文献166

第9章 海洋装备设计与集成技术168

9.1 海洋化设计理念168

9.2 海洋化机械设计170

9.2.1 材料设计170

9.2.2 结构设计175

9.2.3 浮力设计181

9.2.4 液压技术184

9.2.5 轻量化设计186

9.3 海洋化电子设计188

9.3.1 低功耗设计188

9.3.2 电能供给设计191

9.3.3 电子腔设计192

9.3.4 数据传输与控制系统设计194

9.3.5 机电集成设计196

9.3.6 电子系统可靠性设计197

9.4 海洋技术装备实现：以数据采集器设计为例199

9.4.1 密封设计200

9.4.2 结构设计200

9.4.3 电路设计：电子控制技术202

9.4.4 接口设计技术202

9.4.5 应用介绍202

思考题203

参考文献204

第四部分 使能性海洋技术209

第10章 水下探测技术209

10.1 水下探测技术的定义、分类及意义209

10.1.1 水下探测技术的定义209

10.1.2 水下探测技术的分类209

10.1.3 研究水下探测技术的意义210

10.2 水下光学探测技术210

10.2.1 水下荧光探测技术210

10.2.2 水下拉曼光谱探测技术212

10.2.3 水下激光诱导击穿光谱探测技术214

10.3 水下声学探测技术217

10.3.1 声波多普勒海流探测技术217

10.3.2 多波束测深技术218

10.3.3 浅地层剖面探测技术220

10.3.4 地震波探测技术221

10.4 水下电磁波探测技术222

10.5 水下化学探测技术223

10.5.1 pH值测量技术223

10.5.2 盐度测量技术224

10.5.3 溶解氧浓度测量技术226

10.6 其他水下探测技术227

10.6.1 重力梯度仪227

10.6.2 水下磁力仪229

10.7 水下探测技术的发展趋势230

思考题231

参考文献231

第11章 水下通信与导航技术235

11.1 水下光纤通信235

11.2 水下电磁波通信235

11.3 水下无线光通信236

11.3.1 水下激光通信236

11.3.2 LED水下无线通信237

11.4 水声通信238

11.4.1 水声通信的发展238

11.4.2 两种水声通信需求类型239

11.4.3 水声信道的特性239

11.4.4 水声通信的难点240

11.4.5 两种信道模型241

11.4.6 相干水声通信关键技术241

11.4.7 其他水声通信技术242

11.4.8 水声通信展望243

11.4.9 主要水下通信方式的对比243

11.5 水下导航技术243

11.5.1 导航系统的分类243

11.5.2 水下声学导航244

11.5.3 惯性导航系统246

11.5.4 其他导航方法247

11.5.5 水下导航展望247

思考题248

参考文献248

第12章 潜水器技术251

12.1 潜水器的定义和分类251

12.2 潜水器的关键技术252

12.2.1 坐标系与坐标变换252

12.2.2 推进器253

12.2.3 浮力材料253

12.2.4 潜水器的能源254

12.2.5 脐带缆254

12.2.6 生命保障技术255

12.3 潜水器运动控制256

12.3.1 ROV运动控制256

12.3.2 AUV运动控制257

12.4 潜水器实例258

12.4.1 遥控潜水器258

12.4.2 自治式潜水器260

12.4.3 水下滑翔机261

12.4.4 水下拖曳系统262

12.4.5 载人潜水器263

12.4.6 潜水器应用266

12.5 水下运载技术的发展趋势267

12.5.1 混合潜水器267

12.5.2 融合AUV与水下滑翔机元素的新型AUV268

12.5.3 深海空间站269

12.5.4 水下直升机270

思考题270

参考文献271

第13章 海底观测网络273

13.1 认知地球的观测平台与海底观测技术273

13.1.1 认知地球的观测平台273

13.1.2 海底观测技术274

13.2 海底观测网络的意义与定义276

13.2.1 海底观测网络的意义276

13.2.2 海底观测网络的定义277

13.2.3 海底观测网络各部分的功能定义279

13.3 海底观测网络的分类与接口协议280

13.3.1 海底观测网络的分类280

13.3.2 海底观测网络接口协议282

13.4 海底接驳盒的设计284

13.4.1 海底接驳盒的功能及关键技术284

13.4.2 海底接驳盒的电能、通信模块的设计286

13.4.3 观测设备插座模块设计286

13.5 海底观测网络的相关技术288

13.5.1 电能供给技术288

13.5.2 岸基站技术290

13.6 海底观测网络实现案例——浙江大学的ZERO系统291

13.6.1 海底观测网络的建设292

13.6.2 围绕科学目标的观测293

13.6.3 标准化研究294

13.7 海底观测网络的技术发展295

思考题296

参考文献296

第14章 海洋遥感技术298

14.1 海洋遥感观测基础298

14.1.1 海洋遥感的定义298

14.1.2 海洋遥感观测原理298

14.1.3 海洋遥感要素反演方法306

14.1.4 海洋遥感的特点311

14.1.5 海洋遥感按照不同标准的分类314

14.2 海洋遥感数据的处理技术315

14.2.1 海洋遥感数据的辐射校正315

14.2.2 海洋遥感数据的几何校正324

14.2.3 海洋遥感数据的图像增强及变换325

14.3 海洋遥感观测的应用技术325

14.3.1 海洋水色遥感观测技术及其应用325

14.3.2 海洋热红外遥感/海表温度遥感技术及其应用327

14.3.3 微波高度计观测技术及其应用330

14.3.4 微波散射计和微波辐射计观测技术及其应用331

14.3.5 星载合成孔径雷达观测技术及其应用333

思考题335

参考文献335