《海洋探测仪器》共分绪论、探测波的数学描述与处理基础、海洋成像探测仪器、海洋几何量测量仪器和海洋传感器五部分。
《海洋探测仪器》力图通过通俗易懂的分析、讲解帮助读者掌握基本的海洋探测仪器开发思路,对海洋探测仪器的工作原理、探测模型形成更加深刻的认识;帮助精密仪器专业的读者在构建完整的经典测控仪器知识结构的基础上,将涉及自然信道问题的声呐、雷达等方面的知识进行有机融合,从而扩展相关知识结构;同时还希望为其他相关专业本科高年级学生、研究生及相关研究人员提供有益的知识、思路和观点。
《海洋探测仪器》可作为海洋技术专业、海洋科学专业及其他涉海专业学生教材,也可作为海洋探测仪器开发技术人员参考用书。
《海洋探测仪器》特色:
语言平实、比喻生动、触类旁通、深入浅出
为海洋科学、海洋技术学科与精密仪器学科搭建知识桥梁
海洋探测仪器是涉海学科与仪器学科的交叉领域。海洋仪器在海洋科学家和仪器研发人员眼中是不同的。对海洋科学家来说,仪器是获取海洋数据的工具,对仪器的认识是从外到内的,关注重点是仪器和海洋的“接口”,比如使用规范、标定方法、数据输出形式等;对仪器研发人员来说,一般会从内到外地看待仪器,关注仪器工作原理、探测体制、信号通路设计,以及“声”“光”“机”“电”“算”等支撑性技术的融合运用,外在表现为仪器的准确度、分辨率、稳定性等指标。同在海洋科学研究中人们对河口、海岸等边界地带的关注和重视一样,学科的边界交叉地带也往往是催生新视角、诞生新原理的关键地带。
海洋科学等涉海学科最接近仪器学科的分支方向当属海洋测量学、海道测量学、海洋调查方法等,这些分支研究中的海洋需求牵引的特色非常明显,几乎走到了海洋科学和仪器科学的边界,但是由于仪器知识体系本身的纵向支撑性,仪器学科更关注工业测量、医疗检测、航空航天等应用领域,而在海洋应用领域的关注度和投入都相对较小。仪器走向海洋的步伐明显滞后于海洋走向仪器,这造成了一个“求大于供”的局面:海洋需求迫切,仪器供应不足。不管在科研中,还是教学上,“仪器走向海洋”的行动都略显迟缓。2018年10月,中国海洋大学校长于志刚作为本科教学工作审核评估专家,调研考察天津大学海洋科学与技术学院时提出“+海洋”的海洋技术专业建设思路,意为机械、精密仪器、计算机乃至数学等上游学科或专业应主动“加到海洋中来”,突破边界限制,充分交叉融合,为海洋发展增添新的助力。
编者正是在教学、科研过程中对现状问题研究总结的基础上,按照“+海洋”的思路,剖析常用海洋探测仪器的工作原理、探测模型(体制)等知识,拨开外化于“形”的“招式”,尽量有层次地呈现出海洋探测仪器的“心法”,力争使读者形成认识、分析、评价、开发海洋探测仪器的主干思路,同时尝试从仪器科学的视角为海洋科学的“仪器观”添加一些新的认识元素,勉强算是在教学上推动仪器走向海洋的一小步。
本书最主要的编写目的是帮助海洋技术专业、海洋科学专业及相关涉海专业的读者掌握基本的海洋探测仪器开发思路,对海洋探测仪器的工作原理、探测模型形成更加深刻的认识:帮助精密仪器专业的读者在构建完整的经典测控仪器知识结构的基础上,将涉及自然信道问题的声呐、雷达等方面的知识进行有机融合,从而扩展相关知识结构:同时还希望为其他相关专业本科高年级学生、研究生及相关研究人员提供有益的知识、思路和观点。
在编写的过程中,限于编者认识和能力的不足,难免出现内容和形式方面的疏漏,还请读者谅解,望提出批评和指正。
薛彬,博士。天津大学海洋科学与技术学院副教授、博士生导师。美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校访问学者。
长期从事新体制海洋探测仪器、海洋传感器以及海洋计量的研究。主持天津大学海洋科学与技术学院海洋技术专业光电类、仪器类课程建设和改革工作,主讲海洋探测仪器专业核心课程。
主持***重点项目、国家自然科学基金项目、天津市自然科学基金项目等数项;发表论文共30余篇;授权发明专利5项。
现任中国海洋学会海洋观测技术分会第四届委员会委员。
第1章 绪论
1.1 海洋探测仪器的定义与特点
1.1.1 海洋探测仪器的定义
1.1.2 海洋探测仪器的工作环境特点
1.1.3 海洋探测仪器的技术特点
1.2 海洋探测仪器的分类
1.2.1 按探测要素分类
1.2.2 按探测原理分类
1.2.3 按探测方式分类
1.2.4 按搭载平台分类
1.2.5 其他分类方式
1.2.6 本书的分类方式
1.3 海洋探测仪器的学科交叉内涵
1.3.1 海洋科学视角下的海洋探测仪器
1.3.2 仪器科学与技术视角下的海洋探测仪器
1.3.3 海洋探测仪器的学科交叉发展趋势
1.4 海洋探测仪器的技术剖析
1.4.1 探测媒介
1.4.2 探测信道
1.4.3 探测机理
1.4.4 探测体制
1.4.5 外围支撑技术
1.4.6 数据质量保障技术
1.4.7 海试与产品化技术
1.5 海洋探测仪器的关键技术指标
1.5.1 探测距离
1.5.2 分辨率
1.5.3 响应速度
1.5.4 重复性和准确性
1.6 本书的组织结构
1.7 小结
第2章 探测波的数学描述与处理基础
2.1 探测波的数学描述
2.1.1 声波信号的数学表达
2.1.2 光与电磁波信号的数学表达
2.1.3 亥姆霍兹方程
2.2 傅里叶变换
2.2.1 傅里叶变换的定义
2.2.2 空间函数傅里叶变换的物理解释
2.2.3 傅里叶变换的性质
2.2.4 常用的函数
2.3 拉普拉斯变换
2.3.1 拉普拉斯变换与傅里叶变换的关联
2.3.2 拉普拉斯变换的定义
2.3.3 拉普拉斯变换的性质
2.3.4 传感器信号通路设计中的拉普拉斯变换
2.4 现代信号处理概述
2.4.1 随机信号
2.4.2 参数估计
2.4.3 匹配滤波器
2.5 小结
……
第3章 海洋成像探测仪器
第4章 海洋几何量测量仪器
第5章 海洋传感器
主要参考书目