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水声气监测实施方案一、背景介绍。
水声气监测是指利用水下声学技术对水体中的声音进行监测和分析，以获取水下环境的信息。
水声气监测在海洋环境监测、水下生物声学研究、水下地质勘探等领域具有重要的应用价值。
为了有效开展水声气监测工作，制定科学合理的实施方案至关重要。
二、监测目标。
1. 监测水下环境的声音特征，包括水下生物声音、水下地质声音等；2. 分析水下环境的声音数据，获取水下环境的信息，如水下生物种类、数量、分布情况，水下地质结构等；3. 监测水下环境的变化，及时发现异常情况，并进行分析和预警。
三、监测方案。
1. 确定监测区域，根据监测目标确定监测区域，包括海域、河流、湖泊等水域范围；2. 部署监测设备，选择合适的水下声学设备，包括水声传感器、声纳、水下录音设备等，根据监测区域的特点进行合理布设；3. 监测数据采集，利用水下声学设备对监测区域进行连续监测，获取水下环境的声音数据；4. 数据分析与处理，对采集到的声音数据进行分析和处理，提取有用信息，并建立水下环境的声音特征库；5. 结果呈现与应用，将监测结果呈现给相关部门和研究人员，用于环境监测、科研研究和资源管理等领域。
四、监测技术。
1. 水声传感器技术，利用水声传感器对水下环境的声音进行监测和采集，具有高灵敏度和广泛的应用范围；2. 声纳技术，利用声纳对水下目标进行探测和定位，可以实现对水下生物和地质结构的监测和分析；3. 水下录音技术，利用水下录音设备对水下环境的声音进行长时间连续录音，获取水下环境的声音特征。
五、监测管理。
1. 监测计划制定，制定科学合理的监测计划，包括监测区域、监测时间、监测频率等；2. 监测设备维护，定期对监测设备进行维护和检修，确保设备运行正常；3. 监测数据管理，建立完善的监测数据管理系统，对监测数据进行存储、整理和分析；4. 监测报告编制，定期编制监测报告，总结监测结果并提出建议和改进建议。
六、监测应用。
1. 海洋环境监测，利用水声气监测技术对海洋环境进行监测，了解海洋生物分布、海底地貌等信息；2. 水下生物声学研究，对水下生物的声音特征进行监测和分析，研究水下生物的行为、种类和数量等；3. 水下地质勘探，利用水声气监测技术对水下地质结构进行监测，为水下地质勘探提供数据支持。
水下探测设备使用方法说明书使用方法说明书：水下探测设备第一章概述水下探测设备是一种专业的工具，广泛应用于海洋科学研究、水下勘探、海底资源开发等领域。
该设备能够通过高精度的声波探测技术，实现对水下环境和目标物的探测和测量。
本说明书将详细介绍水下探测设备的使用方法和相关注意事项。
第二章设备组成和特点2.1 设备组成水下探测设备由以下几个主要组成部分构成：a. 主控制器：负责控制设备的操作和参数设置；b. 传感器：负责接收和发射声波信号，实现对水下环境的探测；c. 数据处理单元：负责对接收到的声波信号进行处理和分析，得出准确的测量数据；d. 显示屏：用于显示探测结果和设备的工作状态。
2.2 设备特点水下探测设备具有以下几个特点：a. 高精度测量：采用先进的声波探测技术，能够实现对水下目标物的高精度测量；b. 多功能性：可用于测量水深、水温、水质等多个参数，并能检测水下物体的位置和形状；c. 易操作性：设备操作简单，配备直观的操作界面，用户可快速上手操作；d. 耐用性：设备采用高强度材料制造，具有良好的防水性能和抗压能力。
第三章操作流程3.1 准备工作在使用水下探测设备之前，需要进行以下准备工作：a. 确保设备电量充足：检查设备电池电量，如电量低于20%，请先进行充电；b. 确认传感器和控制器连接正常：检查传感器与控制器的连接线是否牢固，并确保连接端口干净无尘；c. 准备测试介质：根据需要进行配备海洋水样或其他测试介质。
3.2 设备操作a. 打开设备电源：按下主控制器上的电源按钮，设备开始启动；b. 设置探测参数：按照实际需求，在主控制器上设置相关参数，包括测量范围、采样频率等；c. 放置传感器：将传感器轻轻放置于水下，并确保其与设备控制器保持稳定连接；d. 开始探测：在主控制器上点击开始探测按钮，设备将开始发射声波信号并接收反馈；e. 数据处理和分析：设备将自动对接收到的声波信号进行处理和分析，得出测量结果；f. 数据显示：测量结果将显示在控制器的显示屏上，用户可根据需要查看和记录相应数据；g. 关闭设备：在使用完毕后，按下主控制器上的关机按钮，设备将自动关闭电源。
水和废水检测作业指导书1. 前言本指导书主要针对水和废水检测的实验作业，涵盖了实验前的准备工作、实验流程、实验结果的记录和分析等方面。
通过本指导书的学习，能够更好地理解水和废水检测的基本原理和操作技能。
同时，也能够提高学生的实践能力和归纳能力。
2. 实验目的通过本次实验，了解水和废水检测的基本原理和操作规范，熟悉仪器设备的使用方法和实验过程中的注意事项。
并能够掌握量化分析的方法，实现对水和废水中污染物的检测和分析。
3. 实验仪器和材料•取样瓶•直尺、量杯、试管架、滴定管、取样针等基本实验仪器•水和废水样品4. 实验流程4.1 准备工作1.确保实验室平稳运行，仪器设备正常运转2.阅读实验操作规范，了解实验目的和要求3.检查实验仪器和材料是否齐备，并确保其完好无损4.对收集水和废水进行必要的初步处理，如退火或过滤4.2 实验操作实验A：水样检测1.取水样，在取样时，应保证水样来源清洁，取样瓶洗净后空转三次2.测定水样中硬度的浓度3.测定水样中氯离子的浓度4.通过滴定法测定水样中硫酸盐离子浓度实验B：废水检测1.取废水样，在取样时应选择代表性较好的样品进行测试，并切勿混淆废水类型2.测定废水中 COD、BOD、PH、NH3-N、总磷和总氮等项目的浓度4.3 记录实验数据1.将实验记录表进行有效的填写，清晰地记录实验操作过程中的各种数据2.将实验数据输出至数据分析软件中，进行数据分析和处理3.撰写实验报告，对实验结果进行和分析，得出5. 实验注意事项1.实验前，应仔细检查实验仪器和材料，并严格遵守操作规范2.在操作过程中，应注意仪器的使用方法和操作步骤，并避免仪器的误用造成损坏3.在取样和标记等方面应注意洁净和规范，避免其他因素对样品测定造成干扰4.实验完毕后，要做好仪器的清洗和维护工作，确保设备的正常使用6. 实验结果分析通过对实验数据的分析和处理，我们可以得到具体的实验结果，并根据实验结果进行和分析。
测绘工程专业水深测量实验指导与实验报告
班级 姓名 学号
（一）目的
（1）掌握水深测量平面定位及测深观测、记录、计算等方法。
（2）掌握采用四等水准测量进行水位观测的方法。
（3）熟悉灵舟 SDE-28测深仪的使用性能及操作方法。
（二）实验的内容及步骤
（1）采用四等水准测量方法测量水位标高。
两次往测高差较差限差：
mm f h n 6±=允。
（2）布设水深测量断面。
在河两岸各确定一个基点。
采用6”光学经纬仪在基点设站，瞄准另一基点，标定水深测量断面方向。
沿水深测量断面方向布设若干个水深测量点。
（3）水深测量点的平面定位测量。
视现场及仪器条件的不同，可从以下方法中选择一种进行平面定位测量： A ：光学经纬仪交会法。
B ：全站仪极坐标定位法。
参考各类品牌及型号的全站仪使用说明书。
C ：GPS 实时动态定位法（RTK ）。
参照南方测绘仪器有限公司的《GPS 数据处理软件操作手册》。
（4）水深测量点的水深测量。
参照南方测绘仪器有限公司的《灵舟 SDE-28测深仪操作手册》。
（三）实验观测记录及计算
平面定位测量观测记录计算表
观测方法 观测时间 年 月 日 时 分
水深测量观测记录计算表
测深仪型号观测时间年月日时分
绘制水深断面图（高程比例尺1/100；水平距离比例尺1/500）：。
专业实验——声学部分实验指导实验1 侧扫声呐实验实验目的1.掌握侧扫声呐的工作原理。
2.学习侧扫声呐的使用方法。
3.测量校区附近特定水域的地形地貌，并分析。
一、实验原理1．侧扫声呐原理侧扫声呐的基本工作原理与侧视雷达类似，侧扫声呐左右各安装一条换能器线阵，首先发射一个短促的声脉冲，声波按球面波方式向外传播，碰到海底或水中物体会产生散射，其中的反向散射波（也叫回波）会按原传播路线返回换能器被换能器接收，经换能器转换成一系列电脉冲。
一般情况下，硬的、粗糙的、凸起的海底，回波强；软的、平滑的、凹陷的海底回波弱，被遮挡的海底不产生回波，距离越远回波越弱。
将每一发射周期的接收数据一线接一线地纵向排列，显示在显示器上，就构成了二维海底地貌声图。
声图平面和海底平面成逐点映射关系，声图的亮度包涵了海底的特征。
2点位于声呐的正下方，回波是很强的正发射波；4、5、6回波较强，6的回波先到换能器，然后是第5点，第6点。
6、7点没有回波，产生阴影区。
侧扫声呐有三个突出的特点：一是分辨率高，二是能得到连续的二维海底图像，三是价格较低。
其应用主要有海洋测绘和海洋地质调查（1）海洋测绘侧扫声呐可以显示微地貌形态和分布，可以得到连续的有一定宽度的二维海底声图，而且还可能做到全覆盖不漏测，这是测深仪和条带测深仪所不能替代的，所以港口、重要航道、重要海区，都要经过侧扫声呐测量。
（2）海洋地质调查侧扫声呐的海底声图可以显示出地质形态构造和底质的大概分类，尤其是巨型侧扫声呐，可以显示出洋脊和海底火山，是研究地球大地构造和板块运动的有力手段。
2．侧扫声呐参数说明1）、工作频率侧扫声呐一般工作在50 kHz-1. 2 MHz，较低的工作频率可以有较大的探测距离，而较高的工作频率能在有限长度的传感器尺寸下得到高的角度分辨力。
一般100 kHz左右的声呐作用距离可达600 m, 500 kHz左右的声呐工作距离为150 m左右。
2）、传播损失传播损失TL (dB>:水声传播损失主要计及球面拓展损失和吸收损失。
水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器是一种用于测量水下声音并将其转换为电信号的设备，常用于海洋科学研究、水声通信、海洋资源勘探等领域。
水声换能器的测量精度直接影响到数据的准确性和可靠性，在进行水声换能器的测量过程中需要严格遵守一定的规程，以确保测量结果的准确性。
本文将介绍一份关于水声换能器测量规程的具体内容，希望能够帮助读者了解水声换能器测量的主要步骤和注意事项。
一、测量前的准备1. 确定测量的目的和测量范围，明确需要测量的参数和技术要求。
2. 准备好水声换能器以及相关的测量设备和配件，确保设备能够正常工作。
3. 对测量地点进行认真的现场勘测，了解水声环境、水声传播特性等相关信息。
4. 对测量人员进行培训，确保他们熟悉水声换能器的使用方法和操作规程。
二、测量过程的实施2. 将水声换能器置于需要测量的位置，调节传感器的方向和角度，确保能够准确接收水下声音信号。
3. 开始进行测量，记录下测量开始时间和测量参数等相关信息。
4. 在测量过程中要及时调整水声换能器的位置和参数，确保测量数据的准确性。
5. 测量结束后，停止测量并记录下测量结束时间，保存测量数据并进行分析。
三、测量结果的处理和分析1. 对测量数据进行处理和分析，计算出所需的参数和结果。
2. 对测量结果进行比对和验证，确保结果与实际情况一致。
3. 将测量结果进行归档和备份，以备日后查看和参考。
四、注意事项和安全措施1. 在进行测量时要注意保护水声换能器和相关设备，避免碰撞和损坏。
2. 在测量地点要注意安全，避免发生意外和事故。
3. 在测量过程中要保持仪器的稳定性，避免数据误差。
4. 在遇到问题和困难时要及时与专业人员沟通，寻求帮助和解决方案。
水声换能器测量规程是保证测量准确性和可靠性的重要措施，只有严格遵守规程，才能够得到准确的测量结果。
希望本文能够对读者在进行水声换能器测量时有所帮助，提高测量工作的效率和质量。
【2007字】第二篇示例：水声换能器是一种将水中的声波信号转换为电信号的装置，广泛应用于海洋科学研究、海洋勘测、水声通信等领域。
水声计量测试技术水声计量测试技术1. 引言水声计量测试是一种常用的技术，用于测量水声传播和声波参数。
它在海洋学、海洋地质学、水声通信等领域具有广泛的应用。
本文将深入探讨水声计量测试技术的原理、方法和应用，并分享对这一技术的观点和理解。
2. 水声计量测试技术的原理水声计量测试技术基于声波在水中传播的特性，通过测量水中的声波信号来推断水质、水温、水深等参数。
其原理可以简单概括为声波的发射、传播和接收三个步骤。
2.1 声波的发射水声计量测试通常使用声源（例如声纳）发射特定频率或宽频带的声波信号。
声源的选择取决于测试需求，常见的包括压电式声纳和鱼雷型声纳。
这些声源能够将电能转化为声能，并向水中传播。
2.2 声波的传播一旦声波信号被发射到水中，它们会沿着特定路径传播。
声波在水中传播的速度取决于水的温度、盐度和压力等因素。
根据声纳原理，测试者可以根据声波的传播时间和距离计算出水的声速，进而推断温度和盐度等参数。
2.3 声波的接收接收声波信号的装置通常与声源相对应，可以是水中的接收器、浮标式接收器或固定式接收器。
这些装置能够将声波信号转化为电能，并进一步处理和测量声波参数。
3. 水声计量测试技术的方法水声计量测试技术可以通过不同的方法来实现。
以下介绍两种常用的方法。
3.1 移动测量方法移动测量方法是指使用移动平台上的设备，在水中进行点对点的测量。
这种方法适用于需要获取特定位置声波参数的情况，如测量海底地形和水下物体的距离。
测试者可以通过控制设备的位置和时间来获取准确的测量结果。
3.2 固定测量方法固定测量方法是指在水中选取合适的位置，固定设备进行长时间的连续测量。
这种方法适用于长期跟踪水域的声学变化，如监测水下生物活动和水质变化。
测试者可以将多个固定位置的测量结果进行比较，以获取更全面的数据。
4. 水声计量测试技术的应用水声计量测试技术在许多领域具有广泛的应用。
4.1 海洋学领域水声计量测试技术在海洋学研究中被广泛应用。
使用物理实验技术研究水下声学的实验方案引言水下声学是研究声波在水中传播和相互作用的科学。
在海洋工程、声呐系统、水下通讯等领域中，对水下声学的研究具有重要意义。
本文将讨论使用物理实验技术研究水下声学的实验方案。
通过实验可以了解声波在水中的传播规律以及声波与水下环境的相互作用，为水下声学领域的应用提供参考。
实验一：声速的测量声速是声波在介质中传播的速度，了解声速对于声纳的设计和水下通讯的实施至关重要。
为了测量水中声速，我们可以设计以下实验方案。
实验装置：1.声源：使用高频声源作为声波的发射器。
2.水槽：具有一定深度的水槽，可容纳声波传播的水环境。
3.电池供电与测量仪器：为高频声源提供电源和测量声波的传播时间。
实验步骤：1.在水槽中装满适量的水，并确保水的温度和压力均匀稳定。
2.将高频声源放入水槽中，设定合适的频率和声压级。
3.将测量仪器置于声源附近，准备准确记录声波传播时间。
4.打开声源，发射声波，并同时启动测量仪器以记录声波传播时间。
5.重复多次实验，取平均值得到声波传播时间。
6.结合声波传播距离（水槽深度）和声波传播时间，计算得出水中的声速。
实验二：声束特性的研究声束描述了声波在水中的传播方向和范围，了解声束特性对于声纳和水下定位非常重要。
为了研究声束特性，我们可以设计以下实验方案。
实验装置：1.声源：使用可调谐的声源，可以调整频率和声压级。
2.示波器：用于观察声波导致的水中颗粒振动。
3.声纳接收器：用于接收声波信号并输出到示波器。
实验步骤：1.在水槽中装满适量的水，并确保水的温度和压力均匀稳定。
2.将可调谐的声源放入水槽中，并设定合适的频率和声压级。
3.将示波器连接到声源和声纳接收器上，以观察声波传播时水中颗粒振动的情况。
4.调整声源的频率和声压级，观察示波器上的波形变化。
5.记录示波器上不同频率和声压级下的波形特征和传播距离。
6.分析实验数据，得出声源产生的声束特性。
实验三：水中噪声的测量水下噪声对于声纳系统的性能和水下通讯的质量有着重要影响。
水声探测技术综述水声探测技术综述黄威(中国地质大学机械与电子信息学院,湖北武汉430074)高新技术摘要:随着海洋开发的日益深入,用于水下探测的相关技术越来越受到人们的重视.水声测深技术作为用于水下探测的一种重要技术,主要用来测量水中物体的位置及形态和对水下地形的描绘.本文简要介绍了水声探测的基本原理,分析了其中的关键技术, 并对其未来的发展进行了展望.关键词:水声;探测;技术1引言水声遥控系统框架,应用情况,发展情况近年来,由于军事和海洋开发的要求,人们开始越来越重视水下通信系统的研究与开发.由于电磁波在水中传播时衰减严重,而声波是人类迄今为止已知的唯一能在水中远距离传播的能量形式,所以海洋中检测,通信,定位和导航主要利用声波.2声波检测原理声波威超声波)所测的声学参数是:被检测介质L距离内的声波传播时间T,波幅A及波动的振动频率F.介质内声波的传播,是质点弹性振动的传递过程,由弹性理论可知,在无限介质中不考虑体积压力作用时,用位移表示的各向同性的理想弹性体的波动方程如下: 尸罢+(1)0H日(),+)+V(2)p:(+).6O+v"(3)0Z疗』Ou.Ou式中言表示在声波扰动下体积相对变化,为体积膨胀率,tlx~tl…u,分别表示X,Y,z方向的位移,入和为拉梅常数, vz:++0xOy为拉普拉斯算子,p为密度.由(1)(2邸)可算得:=~/p(1+E(1)-(1o)(4) e=J=(5]式中E为弹性模量,G为剪切模量,为泊松比,c.和ct为纵波及横波传播速度.可见只要测得纵波及横波传播时间,计算出C.及ct, 由(4)(5)可算出介质的动弹性力学参数E,G及 .此外声速还反映介质的密实程度及各种不连续面,缺陷及结构特征.3水声换能器水声换能器是把声能和电能进行相互转换的器件.在声纳中的地位类似于无线电设备中的天线,是在海水中发射和接收声波的声学系统.其中把声能转换为电能的换能器叫作接收器或水听器I把电能转换为声能的换能器叫作发射器.有些声纳用同一只换能器来发射和接收声音一些则使用分开的发射器和水听器.通常按换能器的机理把水声换能器分为5类. 3.I动圈换能器载有信号电流的环形线圈在磁铁的环形缝隙中,的恒定磁场里运动线圈的运动传到与外壳相连的膜片上向外部介质辐射声波这种换能器被广泛用作水下宽带校准声源. 3.2静电换能器当在一个介电媒质分开的表面充以不同电荷时,将互相吸引而产生力当电荷变化使力一6一中国新技术新产品改变时,可以使与它相连的膜片运动从而向外辐射声波静,电换能器在空气中有广泛应用如电容传声器但在.水声中应用很少. 33可变磁阻换能器它是静电换能器的磁学类比改变通电线圈中的电流引起磁极面间缝隙中力的变化产生膜片的振动从而幅射声波3.4磁致伸缩换能器它最适合于在声阻抗较高的介质如海水中工作在水声中广泛应用.3-5压电换能器一它可以由真正的压电材料如石英也可以是由已极化的电致伸缩材料,如特种陶瓷目前用的较多的是钦酸钡错钦酸铅.4信号处理随着信号处理技术的迅速发展,特别是以数字信号处理器及其相关算法为技术支撑的数字滤波技术的出现,使得信号滤波处理的性能得到了大幅度的提高.在水声信号处理器的研制中,采用了针对性的自适应滤波模块,应用现代数字信号处理技术和相应的软件算法对海洋环境条件下的水声信号进行处理,从而克服了海洋环境噪声,自噪声及干扰信号,增强了被测信号的有效陛,并顺利实现了海洋复杂环境条件下水声信号处理功能.自适应系统最大的特点是具有时变和自动调整性能.它可以通过自身与外界环境的接触来改善自身对信号处理的性能,而无需知道信号的结构和信号的实际知识,假如一个自适应滤波器输入的仅为有用信号,它可以调整为一个全通滤波器;若输人为有用信号并掺杂噪声,则可自动调整为一个带通滤波器.海洋环境条件恶劣,海洋环境噪声和传感器的自噪声,使得水下声信道的信号变得十分复杂,在水声传感器使用中,往往很难获得水声信号的统计特性,自适应信号处理方法恰好为传感器性能的提高提供了条件.自适应滤波技术在水声信号处理器中的应用,不仅解决了对已知信号的自动滤波和跟踪,系统结构也更为简化,动态性能大为改善,而且还缩短了信号的处理时间,使信号实时处理变为了现实. 5水声探测技术的应用进展水声探测技术在海洋观测和水下目标探测中占有很重要的地位,是实现水下目标遥测的主要手段,但以前偏重于军事应用.随着冷战时代的结束,大量军事应用水声技术转向民用,海洋声探测技术将会得到较快的发展.目前,国际上比较成熟或正在发展的海洋声探测技术是海流剖面测量技术,声成像技术,鱼群探测技术,声层析技术,声学多波束测深技术及声通讯技术.合成孑L径声呐是利用接收基阵在拖曳过程中对海洋中目标反射信号的时间采样,经延时补偿构成目标的空问图像.它以小孔径的基阵获得大孔径基阵才具有的分辨率,国际上一直到1992年才在技术上有所突破,并且出现了被动和主动两种工作方式的合成孑L径声呐, 1995年完成了实验样机,作用距离达到400m, 分辫率达到10em.国外目前的发展趋势是提高分辨率和作用深度.声层析技术是美国人于 1979年提出来的概念,其原理类似于医疗器械 cT,它通过溯量声速传播的时问来计算传播路径上的平均温度,通过测量声在双声线传播的时间差来测量上升流,通量,涡流等动力参数A,I计划利用了声层析中的测温方法,可以监测两点之间万公里级距离内的温度平均变化, 从而监测气候波动与温度渡动之间的相关关系.我国已经参加了AToCii~,l.这是目前国际上很热门的一项研究计划和实验技术.水下声多媒体通讯技术在水下声图像,数据及语音通讯中有重要应用价值,是很有开发前景的高技术,关键要解决的问题是增加传输距离,提高图像的7JY')I"率,降低误码率.国外正在研究100km 级的声数据传输技术.目前6km左右的声数据传输技术已成熟,并已商品化,波特率为1200, 国内已开展了一些研究,取得较好的成果. 6结论与展望海洋环境要比陆地环境更为复杂,更为恶劣,更为多变.在海洋环境下作业将遇到盐雾, 海水,高压,台风,大浪等恶劣环境的干扰,长时间工作的水下仪器设备还要受到海洋附着生物的污损,海上试验仪器设备还可能受到渔民的干扰.这些环境条件都为海洋观测技术的发展增加了很多的风险.也增加了很多的困难.一台经室内检测和试验非常优良的仪器设备,投入海上使用时,会因细小的水密不良或盐雾对接插件的腐蚀,使全套仪器功能损失殆尽,变为" 废铜烂铁"或根本不能丁作,而这套仪器有可能投入数百万元的巨资因此发展海洋高技术要有良好的经济支撑能力,会有较大的风险.另外,海洋环境的多变性,也增加了海洋技术发展的难度.如卫星遥感在陆地环境和资源遥感探测中已发挥了重大作用,地理信息系统fGJs)也已获得较为广泛的应用,但卫星遥感在海洋环境和资源遥感探测中的资料利用率却相当低, 要在海洋上建海洋地理信息系统fGIs)也是相当困难的事.因此,对海洋环境的—监测往往要求实时连续监测,以期能较为真实地反映海洋环境, 这也增加了海洋观测技术发展的难度. 参考文献[1】吴曾庆,声波检测的发射与接收,中国地质灾害与防治lJJ,1998.9[21曾台英,贾叔仕,水声换能器及其研究和发展,仪表技术与传感器,2002l31李启虎,水声学研究进展,声学学赧,20012 孙兵,自适应滤波技术在水声信号处理器中的应用,桂林工学院JJ1,2008.11 [5]朱光文,发展海洋观测高技术,海洋技术叨, 1997.12作者简介:黄威(1984一),男,中国地质大学 (武汉)机械与电子信息学院检测技术与自动化装置专业在读硕士,研究方向为无损检测技术.。
声发射检测压力容器焊缝缺陷二○一一年五月学生实验守则1 学生必须在规定时间内参加实验，不得迟到、早退。
2 学生进入实验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和安静。
3 实验前应认真阅读实验指导书，复习有关理论并接受教师提问检查，一切准备工作就绪后，须经指导教师同意后方可动用仪器设备进行实验。
4 实验中，认真执行操作规程，注意人身和设备安全。
学生要以科学的态度进行实验，细心观察实验现象、认真记录各种实验数据，不得马虎从事，不得抄袭他人实验数据。
5 如仪器发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。
不得动用和触摸与本次实验无关的仪器与设备。
6 凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明原因，书写损坏情况报告，根据具体情节进行处理。
7 实验完毕后，将计量器具和被测工件整理好，认真填写实验报告（包括数据记录、分析与处理，以及绘制必要的图形）。
实验一金属压力容器腐蚀缺陷声发射检测一、实验目的1. 熟悉声发射检测仪的使用方法2. 了解金属压力容器声发射检测标准2. 掌握金属压力容器的检测流程3. 通过本实验来评价金属压力容器的完整性二、实验仪器1. PAC公司多通道声发射检测仪一台2. 声发射传感器3. 稳压电源一台4. 声发射信号传输线5. 耦合剂及传感器固定用具三、实验原理在金属压力容器升压过程中，金属压力容器表面和内部缺陷（被腐蚀的地方）产生的声发射源比较活跃，并产生大量的声发射信号。
在被检容器表面布置声发射传感器，接收来自活跃缺陷部位的声波并转换成电信号，经过声发射仪系统的鉴别、处理、显示、记录和分析声发射源的位置及声发射特性参数并根据相关标准评价金属压力容器的完整性。
四、实验内容1. 校准。
用模拟源校准检测灵敏度。
采用 0.5mm，硬度为HB的铅笔芯折断信号作为模拟源。
铅芯伸出长度约为2.5mm，与容器表面夹角为30°左右。
其响应幅度值应取三次以上响应平均值。
2. 时间参数的设置。
水声计量测试技术一、前言水声计量测试技术是指利用水声传播的特性，对水下环境中的物理量进行测量和监测的技术。
随着海洋开发的不断深入，对于水下环境中各种物理量的准确测量和监测变得越来越重要。
本文将详细介绍水声计量测试技术。
二、水声计量测试技术概述1. 水声计量测试技术原理水声计量测试技术利用水声传播的特性，通过发送一定频率、幅度和波形的信号，在接收端接收到被测物理量反射回来的信号，从而获得被测物理量信息。
根据不同的被测物理量，可以采用不同类型的传感器。
2. 水声计量测试技术应用领域（1）海洋科学研究：如海洋生态环境监测、海底地质勘探等。
（2）海洋工程：如海底管道安装、深海井口设备安装等。
（3）军事领域：如潜艇通讯、雷达探测等。
3. 水声计量测试技术特点（1）适用于水下环境，不受水下光线的影响。
（2）传输距离远，可达数百公里。
（3）测试精度高，可达到亚毫米级别。
（4）对环境影响小，无污染。
三、水声计量测试技术分类1. 水声测距技术水声测距技术是指利用水声传播的特性，在水下环境中进行距离测量的技术。
常用于海底管道、海底电缆等工程中的精确定位和长度测量。
常用的水声测距设备有单发单接收器、多发多接收器等。
2. 水声成像技术水声成像技术是指利用水声传播的特性，在水下环境中进行图像采集和处理的技术。
常用于海底地质勘探、海洋生态环境监测等领域。
常用的水声成像设备有侧扫声纳、多波束回波探测器等。
3. 水声通讯技术水声通讯技术是指利用水声传播的特性，在水下环境中进行通讯的技术。
常用于潜艇通讯、海洋观测站数据传输等领域。
常用的水声通讯设备有单频水声通讯机、多频水声通讯机等。
4. 水声定位技术水声定位技术是指利用水声传播的特性，在水下环境中进行目标定位的技术。
常用于海洋生态环境监测、海洋资源开发等领域。
常用的水声定位设备有被动式声纳、主动式声纳等。
四、水声计量测试技术关键问题1. 传感器设计和制造传感器是实现水声计量测试的核心部件，其设计和制造对于测试精度和稳定性具有决定性影响。
水声探测中的目标检测与跟踪技术在广袤的海洋世界中，水声探测就如同我们的眼睛和耳朵，帮助我们感知那神秘且深邃的水下环境。
而其中的目标检测与跟踪技术，更是在海洋探索、军事应用、资源开发等众多领域发挥着至关重要的作用。
让我们先来理解一下什么是水声探测中的目标检测。
简单来说，它就像是在一片嘈杂的海洋声音中，准确地找出那些代表着特定目标的独特“信号”。
想象一下，海洋中的声音纷繁复杂，有海浪的翻滚声、海洋生物的叫声、船只的航行声等等。
而目标检测技术的任务，就是要从这一片混乱中，识别出那些可能是潜艇、沉船、或者是海洋动物群等我们感兴趣的目标所产生的声音特征。
这可不是一件容易的事情。
海洋中的声音传播受到很多因素的影响，比如水温、水压、海水的盐度，甚至是海底的地形。
这些因素会导致声音的折射、反射和衰减，使得原本清晰的目标信号变得模糊不清，增加了检测的难度。
为了应对这些挑战，科学家们想出了各种各样的办法。
其中一种常见的方法是利用声学传感器阵列。
这些传感器就像是一群整齐排列的“耳朵”，能够同时从不同的位置接收声音信号。
通过对这些来自不同位置的信号进行分析和处理，我们可以利用信号到达各个传感器的时间差、强度差等信息，来确定目标的位置和方向。
另一种重要的技术是信号处理算法。
这些算法就像是聪明的“大脑”，能够对接收到的声音信号进行滤波、降噪、特征提取等操作。
比如说，通过滤波技术，我们可以去除掉那些与目标无关的高频或者低频噪声；通过特征提取，我们能够找出目标信号中独特的频率、幅度、相位等特征，从而将目标从背景噪声中区分出来。
说完了目标检测，我们再来说说目标跟踪。
目标跟踪就是在检测到目标之后，持续地对目标的位置、速度、运动轨迹等信息进行监测和更新。
这就像是我们在追踪一个快速移动的物体，需要不断地调整我们的视线和注意力。
在水声探测中，目标的运动往往是复杂多变的。
它们可能会突然加速、减速、转向，甚至会隐藏在复杂的海洋环境中。
为了实现准确的跟踪，我们需要结合多种信息和技术。
水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器测量规程是海洋科学研究中非常重要的一部分，它能够帮助研究人员准确测量海洋中的声波信号，从而帮助我们更好地了解海洋环境及其中的生物和物理过程。
水声换能器测量规程一般包括测量前的准备工作、测量过程的操作要点以及数据处理和分析等内容。
下面我们就来详细介绍水声换能器测量规程的相关内容。
一、测量前的准备工作1. 确定测量目的：在进行水声换能器测量前，首先要明确测量的目的和范围。
确定测量目的有助于我们选择合适的测量参数和工作模式，确保测量结果的准确性和可靠性。
2. 确定测量设备：选择合适的水声换能器是非常重要的一步。
根据测量的具体要求和场地环境，选择合适的水声换能器类型和规格，确保测量设备能够满足实际测量需求。
3. 测量设备的校准：在进行水声换能器测量前，需要对测量设备进行校准。
通过校准可以确保测量设备的精度和准确性，提高测量结果的可靠性。
4. 确定测量位置：根据测量目的和要求，选择合适的测量位置。
在选择测量位置时，需要考虑水声传播特性、背景噪声水平以及其他环境因素，确保测量结果的准确性。
5. 测量环境的评估：在进行水声换能器测量前，需要对测量环境进行评估。
评估测量环境可以帮助我们了解环境的特点和影响因素，为测量过程中的数据处理和分析提供参考依据。
二、测量过程的操作要点1. 测量参数的设定：在进行水声换能器测量时，需要设定合适的测量参数。
测量参数包括频率范围、采样率、增益等，根据测量的具体要求和目的，选择合适的测量参数设置。
2. 测量设备的安装：在进行水声换能器测量前，需要将测量设备正确安装在测量位置上。
安装时需要确保水声换能器与水面或海床的接触良好，避免测量误差。
3. 测量数据的采集：在进行水声换能器测量时，需要正确采集测量数据。
采集数据时需要注意数据传输的稳定性和完整性，避免数据丢失或错误。
4. 测量过程的监控：在进行水声换能器测量时，需要及时监控测量过程中的运行状态。
如何使用水声测深仪进行海底测量水声测深仪是一种常用于海洋和水下测量的设备。
它利用声波的传播速度和回波时间差来测量水深，可以在海底进行精确的测量，并获取关于水下地形和特征的信息。
在这篇文章中，我们将探讨如何使用水声测深仪进行海底测量，并介绍一些相关的技术和应用。
首先，让我们来了解水声测深仪的工作原理。
水声测深仪利用发射器发射的声波信号与底部和水面反射的信号之间的时间差来测量水深。
这个时间差可以通过设备上的计时器来测量，然后根据声波在水中的传播速度，可以计算出水深的数值。
此外，水声测深仪还可以通过测量声波反射回来的强度来获取关于水下地形和物体的信息。
在使用水声测深仪进行海底测量之前，需要准备一些先决条件。
首先，需要选择一个适合的水声测深仪设备，这取决于测量的需求和环境条件。
有些设备适用于浅水区域，而另一些则适用于深水区域。
其次，还需要考虑船只的稳定性和测量时间的选择。
在进行测量时，船只应该保持平稳，以确保测量数据的准确性。
同时，也要选择一个合适的时间进行测量，避免海流、潮汐和其他环境因素的干扰。
一旦准备工作完成，就可以开始使用水声测深仪进行海底测量了。
首先，将水声测深仪设备安装在船只上，并确保设备正常工作。
然后，根据设备的说明书设置合适的参数，包括发射器的功率和频率等。
接下来，在目标区域附近开始测量，依次记录每个测量点的数据。
使用水声测深仪进行测量时，应该注意一些技术和操作的要点。
首先，要选择合适的测量路径和航行速度。
船只的速度应该适中，并且测量路径要覆盖到目标区域的不同部分，以获得全面的数据。
其次，要使用多个测量点来验证数据的准确性。
可以在目标区域内选择多个位置进行测量，以提高数据的可靠性和精确性。
此外，还应该注意设备的校准和维护，定期检查设备的性能和功能，以确保测量数据的准确性。
水声测深仪在海底测量中有着广泛的应用。
它可以用于绘制海底地形图，帮助海洋地质学家和海洋学家了解海底地貌的分布和演变。
此外，水声测深仪还可以用于水下建筑物的测量，如海底油气管道和电缆的敷设，以确保它们的安全和稳定。
. 教育资料 实验三 海洋环境噪声的测量及频谱分析 本实通过对现有舰船辐射噪声采集数据进行处理，得到某一实验过程海洋环境噪声的分布规律，并将所得结果作图表示。
一、实验目的 1、了解以舰船辐射噪声为代表的海洋环境噪声的基本特性。 2、掌握基本的时-频处理方法。 3、以实测数据为例，通过上机操作，达到一定的实际训练。
二、实验仪器 计算机
三、实验原理 1、海洋噪声的来源 海洋噪声的来源是多方面的，总的归纳起来有几大类： (1) 动力噪声：由、涌、浪引起低频压力脉动，水中引起的压力起伏，以及海浪拍岸的噪声，雨噪声等。 (2) 冰下噪声：由冰层运动引起的碰撞、摩擦和破裂的噪声，以及不平整的冰层表面与大气、海流相互作用的噪声。 (3) 生物噪声：由海洋动物所引起的各式各样的声音。 (4) 地震噪声:由地震、火山爆发以及海啸产生的噪声。 (5) 工业噪声：由人类的各种活动所引起的噪声。如船舶航行的噪声，港口作业噪声，海底作业噪声等。 以上这些噪声源各有其自己的频谱特性。通过频谱分析，不但可以了解声源信息，如根据海洋噪声探测海上风浪的情况，还可以根据海洋噪声场的特性，提高水声器材的抗干扰性能。因此，有必要进一步了解水下噪声场的谱特性。
2、船舰噪声的谱特性 舰船在水中运动时，将辐射噪声，其来源有下列三个方面： (1) 机械噪声：主机、辅机和各种空调设备产生的机械振动，它通过船壳辐射到海中。 (2) 螺旋桨噪声：螺旋桨转动产生水介质空化引起的空化噪声、及它的划水声和涡流声。 (3) 水动力噪声：水流过船壳产生的摩擦声及附件产生共振辐射的声音。 在多数情况下，机械噪声和螺旋桨噪声是主要的。图5-1是典型的舰船噪声图谱。在低频段，谱级随频率增高而增大。在100~1000Hz之间出现一个峰值，主要是由于空化噪声产生的，峰值位置取决于舰船的航速。在此频段以后，以大约每倍频程6dB的坡度下降。另外还可以看到，在低频段出现一些线谱，它是机械噪声和螺旋桨“叶片速率”的谱线，早高频端这些谱线被连续谱掩盖，所以从 . 教育资料 图上看不到。
图1 典型的舰船噪声图谱 对舰船噪声特性，一般可用它的平均功率谱、线谱和“动态谱”来描述。这些谱特性，对我们检测和识别舰船噪声提供了有用的信息。因此，测量和分析舰船噪声，认识它的规律性，将有利于我们设计最佳接收设备和判别舰船目标。
3、海洋噪声的频谱特性 海洋噪声是由各种原因产生的，并且受到许多因素的影响。它的频谱很复杂，一般无法用一组简单的频谱曲线来描述。图2汇集了对海洋噪声的各种研究结果，一般称之为文兹谱级图。纵坐标代表声压级（注意：这里是以2×10-5Pa为参考值），横坐标使用对数刻度表示频率。箭头所表示的频段为某类噪声源的频谱范围。整个噪声级的变化趋势是随频率的增加而下降。在1Hz到100kHz范围内变化120~130dB，但就某一频率而言其动态范围在40~60dB。在低频段，一般下降较陡，每倍频程下降3~10dB。在100Hz到20kHz范围是目前水声工作中较常用的频段，它的噪声级高达60~80dB，与风力大小关系有关。低频段还与舰船噪声的大小有关，一般随频率的增加而下降。在高频段的热噪声，反而随频率增加而增强，每倍频程增大6dB。标有圆圈数字的一簇曲线，代表海面风速大小所对应的噪声谱曲线。圈内的数字表示蒲氏风级，它的噪声级随风速增大而增高，但不是直线关系。阴影区为大洋航线上的平均船舶噪声级概况。它上面的虚线为通过较频繁海区的噪声频谱。 可看到海洋噪声是由许多频率和强度不同的成分随机地组合。在频谱上对应的各频率成分紧密地连在一起，成为一条连续的曲线，所以它一般是连续谱。只有在接收船舶噪声时，有时才看到连续谱上加有突出的线谱，这是一种复合谱。 .
教育资料 图2文兹谱级图 4、频谱分析技术 大家都知道，海洋噪声是一个随机过程。描述它的基本统计特性，主要由它的功率谱密度函数和相关函数两方面来表征。而相关函数的富氏变换便是功率谱密度。如果在海况和风力不变的情况下，海洋噪声可以看作为一个平稳的随机过程。 借助傅里叶变换，信号可以时间函数或频率函数两种形式描述，特别是周期信号和准周期信号（前者由一个基频成分和若干谐波成分，后者虽可分解为几个正弦分量，但它们的周期没有公倍数），从频率域可以很清楚地了解它们由哪些正弦分量组成。 信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、功率谱、对数谱等等。对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。 傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。 信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从 . 教育资料 而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。时域信号x(t)的傅氏变换为：
tetxfXftd
π2j
（1）
式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f为频率。用傅立叶变换将信号变换到频率域，其数学表达式为：
100020201010π2cosπ4sinπ4sinπ2sinπ2sin2nnnftnfCC
tfbtfatfbtfaatx （2）
用Cn画出信号的幅值谱曲线，从信号幅值谱判断信号特征。 三、实验内容与要求 1、实验内容 (1) 使用已经有采集完成的噪声信号数据，海上测量工作可以不必进行。 (2) 对各种不同的海洋环境噪声进行谱分析。
2、实验要求 (1) 使用MATLAB对已录制的各种噪声信号（船舶噪声）进行频谱分析，并画出分析结果的功率谱曲线。 (2) 从传播噪声的谱分析中，取几组特征声线谱进行分析。 (3) 利用时-频分析处理方法对测量结果各谱线的谱特性进行讨论，并分析其产生的原因。
六、数据记录 无 .
教育资料 实验四 ADCP原理及数据处理方法 一、实验目的 1、了解声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP）基本的工作原理和使用方法； 2、掌握对ADCP实测数据的基本处理方法并作图实现；
二、实验仪器 声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler，ADCP）、计算机
三、实验原理
声学多普勒流速剖面仪（Acoustic Doppler Current Profiler）（图1）的英文缩写为ADCP，它是近十多年才发展和应用的一种快速、经济、有效的高精度测流仪器。该仪器自20 世纪90 年代初被引进我国，至今已在我国的河流、湖泊、海洋等的水体流量测验中广泛应用，特别是在潮汐河段的水文测验中应用较多。
图1 声学多普勒流速剖面仪 ADCP 安装在特制的船上（图2），每个ADCP 配有4 个换能器（图3），换能器与ADCP轴线成一定夹角，每个换能器既是发射器又是接收器。换能器发射的声波能集中于较窄的范围内，也称为声束。换能器发射固定频率的声波，然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波。假定颗粒物的运动速度和水体流速相同，当颗粒物的运动方向接近换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率高；当颗粒物的运动方向背离换能器时，换能器聆听到的回波频率比发射波的频率低。声学多普勒频移，即发射声波频率与回波频率之差由下式确定：
CVFFSD2 （1）
（1）中：FD为声学多普勒频移；FS为发射声波频率；V为颗粒物沿声波方向的移动速度；C为声波在水中的传播速度。2为系数，因为ADCP 既能发射声波又能接 . 教育资料 受回波，因此多普勒频移加倍。
图2四声束ADCP 换能器分布及编号示意 ADCP 每个换能器轴线即为1个声束坐标，每个换能器测量的流速是水流沿其声束坐标方向的速度，任意3个换能器轴线即组成一组相互独立的空间声束坐标。此外，ADCP 自身定义有直角坐标系：X-Y-Z。Z方向与ADCP 轴线方向一致。ADCP 首先测出沿每一声束坐标的流速分量，然后利用声束坐标与X-Y-Z 坐标之间的转换关系，将声束坐标系下的流速转换为X-Y-Z坐标系下的三维流速，再利用罗盘和倾斜仪提供的方向、倾斜数据将X-Y-Z坐标系下的流速转换为地球坐标系下的流速。而利用四个波束测量，增加了测量信息量，使流速测量的短期精度比采用三波束提高了25％，其对称性，能够有效地消除由于船只横摇和纵摆引起的流速测量误差。
图3 ADCP原理流程图 四、实验内容 1、通过Matlab作图给出测量过程中测量地形深度与行船轨迹变化关系； 2、通过Matlab作图给出测量过程中行船轨迹上各店流速矢量分布图； 3、通过Matlab作图给出某一测量断面全海深流速分布图；
五、实验步骤
