《海洋探測儀器》共分緒論、探測波的數(shù)學(xué)描述與處理基礎(chǔ)、海洋成像探測儀器、海洋幾何量測量儀器和海洋傳感器五部分。
《海洋探測儀器》力圖通過通俗易懂的分析、講解幫助讀者掌握基本的海洋探測儀器開發(fā)思路,對海洋探測儀器的工作原理、探測模型形成更加深刻的認識;幫助精密儀器專業(yè)的讀者在構(gòu)建完整的經(jīng)典測控儀器知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將涉及自然信道問題的聲吶、雷達等方面的知識進行有機融合,從而擴展相關(guān)知識結(jié)構(gòu);同時還希望為其他相關(guān)專業(yè)本科高年級學(xué)生、研究生及相關(guān)研究人員提供有益的知識、思路和觀點。
《海洋探測儀器》可作為海洋技術(shù)專業(yè)、海洋科學(xué)專業(yè)及其他涉海專業(yè)學(xué)生教材,也可作為海洋探測儀器開發(fā)技術(shù)人員參考用書。
《海洋探測儀器》特色:
語言平實、比喻生動、觸類旁通、深入淺出
為海洋科學(xué)、海洋技術(shù)學(xué)科與精密儀器學(xué)科搭建知識橋梁
海洋探測儀器是涉海學(xué)科與儀器學(xué)科的交叉領(lǐng)域。海洋儀器在海洋科學(xué)家和儀器研發(fā)人員眼中是不同的。對海洋科學(xué)家來說,儀器是獲取海洋數(shù)據(jù)的工具,對儀器的認識是從外到內(nèi)的,關(guān)注重點是儀器和海洋的“接口”,比如使用規(guī)范、標定方法、數(shù)據(jù)輸出形式等;對儀器研發(fā)人員來說,一般會從內(nèi)到外地看待儀器,關(guān)注儀器工作原理、探測體制、信號通路設(shè)計,以及“聲”“光”“機”“電”“算”等支撐性技術(shù)的融合運用,外在表現(xiàn)為儀器的準確度、分辨率、穩(wěn)定性等指標。同在海洋科學(xué)研究中人們對河口、海岸等邊界地帶的關(guān)注和重視一樣,學(xué)科的邊界交叉地帶也往往是催生新視角、誕生新原理的關(guān)鍵地帶。
海洋科學(xué)等涉海學(xué)科最接近儀器學(xué)科的分支方向當屬海洋測量學(xué)、海道測量學(xué)、海洋調(diào)查方法等,這些分支研究中的海洋需求牽引的特色非常明顯,幾乎走到了海洋科學(xué)和儀器科學(xué)的邊界,但是由于儀器知識體系本身的縱向支撐性,儀器學(xué)科更關(guān)注工業(yè)測量、醫(yī)療檢測、航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域,而在海洋應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注度和投入都相對較小。儀器走向海洋的步伐明顯滯后于海洋走向儀器,這造成了一個“求大于供”的局面:海洋需求迫切,儀器供應(yīng)不足。不管在科研中,還是教學(xué)上,“儀器走向海洋”的行動都略顯遲緩。2018年10月,中國海洋大學(xué)校長于志剛作為本科教學(xué)工作審核評估專家,調(diào)研考察天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院時提出“+海洋”的海洋技術(shù)專業(yè)建設(shè)思路,意為機械、精密儀器、計算機乃至數(shù)學(xué)等上游學(xué)科或?qū)I(yè)應(yīng)主動“加到海洋中來”,突破邊界限制,充分交叉融合,為海洋發(fā)展增添新的助力。
編者正是在教學(xué)、科研過程中對現(xiàn)狀問題研究總結(jié)的基礎(chǔ)上,按照“+海洋”的思路,剖析常用海洋探測儀器的工作原理、探測模型(體制)等知識,撥開外化于“形”的“招式”,盡量有層次地呈現(xiàn)出海洋探測儀器的“心法”,力爭使讀者形成認識、分析、評價、開發(fā)海洋探測儀器的主干思路,同時嘗試從儀器科學(xué)的視角為海洋科學(xué)的“儀器觀”添加一些新的認識元素,勉強算是在教學(xué)上推動儀器走向海洋的一小步。
本書最主要的編寫目的是幫助海洋技術(shù)專業(yè)、海洋科學(xué)專業(yè)及相關(guān)涉海專業(yè)的讀者掌握基本的海洋探測儀器開發(fā)思路,對海洋探測儀器的工作原理、探測模型形成更加深刻的認識:幫助精密儀器專業(yè)的讀者在構(gòu)建完整的經(jīng)典測控儀器知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將涉及自然信道問題的聲吶、雷達等方面的知識進行有機融合,從而擴展相關(guān)知識結(jié)構(gòu):同時還希望為其他相關(guān)專業(yè)本科高年級學(xué)生、研究生及相關(guān)研究人員提供有益的知識、思路和觀點。
在編寫的過程中,限于編者認識和能力的不足,難免出現(xiàn)內(nèi)容和形式方面的疏漏,還請讀者諒解,望提出批評和指正。
薛彬,博士。天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師。美國加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校訪問學(xué)者。
長期從事新體制海洋探測儀器、海洋傳感器以及海洋計量的研究。主持天津大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院海洋技術(shù)專業(yè)光電類、儀器類課程建設(shè)和改革工作,主講海洋探測儀器專業(yè)核心課程。
主持***重點項目、國家自然科學(xué)基金項目、天津市自然科學(xué)基金項目等數(shù)項;發(fā)表論文共30余篇;授權(quán)發(fā)明專利5項。
現(xiàn)任中國海洋學(xué)會海洋觀測技術(shù)分會第四屆委員會委員。
第1章 緒論
1.1 海洋探測儀器的定義與特點
1.1.1 海洋探測儀器的定義
1.1.2 海洋探測儀器的工作環(huán)境特點
1.1.3 海洋探測儀器的技術(shù)特點
1.2 海洋探測儀器的分類
1.2.1 按探測要素分類
1.2.2 按探測原理分類
1.2.3 按探測方式分類
1.2.4 按搭載平臺分類
1.2.5 其他分類方式
1.2.6 本書的分類方式
1.3 海洋探測儀器的學(xué)科交叉內(nèi)涵
1.3.1 海洋科學(xué)視角下的海洋探測儀器
1.3.2 儀器科學(xué)與技術(shù)視角下的海洋探測儀器
1.3.3 海洋探測儀器的學(xué)科交叉發(fā)展趨勢
1.4 海洋探測儀器的技術(shù)剖析
1.4.1 探測媒介
1.4.2 探測信道
1.4.3 探測機理
1.4.4 探測體制
1.4.5 外圍支撐技術(shù)
1.4.6 數(shù)據(jù)質(zhì)量保障技術(shù)
1.4.7 海試與產(chǎn)品化技術(shù)
1.5 海洋探測儀器的關(guān)鍵技術(shù)指標
1.5.1 探測距離
1.5.2 分辨率
1.5.3 響應(yīng)速度
1.5.4 重復(fù)性和準確性
1.6 本書的組織結(jié)構(gòu)
1.7 小結(jié)
第2章 探測波的數(shù)學(xué)描述與處理基礎(chǔ)
2.1 探測波的數(shù)學(xué)描述
2.1.1 聲波信號的數(shù)學(xué)表達
2.1.2 光與電磁波信號的數(shù)學(xué)表達
2.1.3 亥姆霍茲方程
2.2 傅里葉變換
2.2.1 傅里葉變換的定義
2.2.2 空間函數(shù)傅里葉變換的物理解釋
2.2.3 傅里葉變換的性質(zhì)
2.2.4 常用的函數(shù)
2.3 拉普拉斯變換
2.3.1 拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)聯(lián)
2.3.2 拉普拉斯變換的定義
2.3.3 拉普拉斯變換的性質(zhì)
2.3.4 傳感器信號通路設(shè)計中的拉普拉斯變換
2.4 現(xiàn)代信號處理概述
2.4.1 隨機信號
2.4.2 參數(shù)估計
2.4.3 匹配濾波器
2.5 小結(jié)
……
第3章 海洋成像探測儀器
第4章 海洋幾何量測量儀器
第5章 海洋傳感器
主要參考書目