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本书系统介绍了海洋技术与仪器的相关理论、方法和应用技术，主要内容包括绪论、海洋技术基础理论、海洋通用技术基础、海洋仪器基础、海洋观测技术与仪器、海洋探测技术与仪器、海洋观测平台技术。本书系统介绍了海洋技术与仪器的相关基础理论、应用案例，是海洋技术专业本科生必须具备的专业知识之一，可供海洋科学、资源与环境、物理海洋学等相关领域的科技人员及高等院校相关专业的师生阅读、参考，也可作为地球科学等相近学科的教材。

目录
第1章  绪论	1
1.1　海洋技术与仪器的概念	1
1.2　海洋技术与仪器的学科内涵	2
1.3　海洋技术与仪器的发展历史	3
1.4　现代海洋技术与仪器的发展趋势及意义	4
习题	6
参考文献	6
第2章  海洋技术基础理论	7
2.1　海洋学基础	7
2.1.1  海洋学概述	7
2.1.2  海洋学与海洋技术的关系	9
2.2　海洋声学理论基础	9
2.2.1  海洋声学概述	9
2.2.2  水声设备工作原理	12
2.3　海洋光学理论基础	13
2.3.1  海洋光学概述	13
2.3.2  海洋光学研究内容	14
2.4　海洋电磁学理论基础	14
2.4.1  海洋电磁学概述	14
2.4.2  海洋电磁场的性质	15
习题	18
参考文献	18
第3章  海洋通用技术基础	19
3.1　海洋遥感	19
3.1.1  海洋遥感发展概述	19
3.1.2  海洋遥感研究内容	20
3.1.3  典型应用	21
3.2　海洋工程材料	22
3.2.1  高性能结构钢	22
3.2.2  高性能有色金属	23
3.2.3  先进无机非金属材料	25
3.2.4  高分子材料	26
3.2.5  海洋复合材料	27
3.2.6  纳米材料	29
3.3　海洋通信技术	30
3.3.1  水声通信	30
3.3.2  光通信	31
3.3.3  量子通信	32
3.4　自动控制技术	33
3.4.1  PID控制技术	34
3.4.2  典型应用	36
3.5　海洋检测技术	37
3.5.1  海水温度检测技术	38
3.5.2  海水盐度检测技术	39
3.5.3  海水深度检测技术	40
3.5.4  海水电导率检测技术	41
3.5.5  海水pH检测技术	41
3.5.6  海水溶解氧检测技术	42
3.5.7  海水浊度、叶绿素检测技术	43
3.6　海洋信息处理技术	44
3.6.1  海洋信息处理的特殊性	45
3.6.2  工作原理及方法	47
3.6.3  典型应用	50
习题	51
参考文献	51
第4章  海洋仪器基础	54
4.1　海洋仪器的分类	54
4.2　海洋仪器的工作条件和要求	55
4.2.1  海洋仪器工作的温度和湿度	55
4.2.2  海洋环境腐蚀	56
4.2.3  海洋仪器工作状态的变化	57
4.2.4  海洋仪器生物附着	59
4.3　海洋仪器的误差和准确度	60
4.3.1  海洋仪器的误差	60
4.3.2  海洋仪器的准确度	61
4.4　海洋仪器的灵敏度、分辨力、惯性误差	62
4.4.1  海洋仪器的灵敏度	62
4.4.2  海洋仪器的分辨力	63
4.4.3  海洋仪器的惯性误差	63
习题	63
参考文献	63
第5章  海洋观测技术与仪器	65
5.1　海洋水文气象观测技术与仪器	65
5.1.1  温湿度观测技术与仪器	66
5.1.2  风观测技术与仪器	68
5.1.3  能见度观测技术与仪器	72
5.1.4  波浪观测技术与仪器	74
5.2　海洋生态观测技术与仪器	76
5.2.1  pH检测技术与仪器	77
5.2.2  化学需氧量检测技术与仪器	79
5.2.3  溶解氧检测技术与仪器	81
5.2.4  微塑料检测技术与仪器	83
5.3　海洋遥感观测技术与仪器	84
5.3.1  海洋大气气溶胶遥感观测技术与仪器	85
5.3.2  海表水质参数遥感观测技术与仪器	87
5.3.3  水下遥感观测技术与仪器	90
习题	92
参考文献	92
第6章  海洋探测技术与仪器	96
6.1　海洋声学探测技术	96
6.1.1  侧扫声呐	96
6.1.2  合成孔径声呐	99
6.1.3  多波束声呐	100
6.1.4  浅地层剖面仪	102
6.1.5　海洋地震勘探技术	105
6.2　海洋重力探测技术	107
6.2.1  海洋重力仪	108
6.2.2  海底重力仪	110
6.3　海洋磁力探测技术	111
习题	113
参考文献	113
第7章  海洋观测平台技术	115
7.1　海洋定点观测平台	115
7.1.1  海洋浮标	115
7.1.2  海洋潜标系统	121
7.1.3  自动海洋台站	124
7.2　海洋移动观测平台	126
7.2.1  基于漂流浮标的海洋观测技术	127
7.2.2  基于潜水器的海洋观测技术	128
7.3　海底观测网	134
习题	137
参考文献	137

前言
自古以来，海洋就与人们的生产、生活等各种活动息息相关。关心海洋、认识海洋、经略海洋，需要掌握现代海洋技术，拥有先进的海洋仪器。对海洋的深入认识，源自先进的理论方法和正确的实验观测。海洋领域的每一项重大发现或每一次技术飞跃，都与某种海洋学理论或新型海洋仪器的应用密切相关。海洋技术与仪器在海洋权益维护、海洋资源开发、海洋灾害预警、海洋环境保护、海洋国防建设、海洋空间探索等方面具有十分重要的作用。海洋仪器是技术、知识及资金密集的高技术领域，是海洋经济产业的重要支柱。因此，发展海洋技术与仪器对海洋学的进步具有重要意义，是一个国家综合国力的重要体现，是建设海洋强国的重要抓手。
回顾海洋学的发展历程，可以发现，海洋技术与仪器对海洋学的形成及发展起到了重要作用。18世纪，机器时代的到来使得大规模的海洋考察成为可能。1925年—1927年，德国“流星”号考察船首次采用电子回声测深法揭示了大洋底部地貌的多样性，海洋技术与仪器开始从萌芽状态向体系化方向迅猛发展，海洋学也从传统的地理学中分化出来，成为一门独立的学科。到了现代海洋学时代，特别是20世纪60年代至20世纪70年代，海洋学领域中几乎所有的重大进展都与新的观测仪器、新的研究手段或研究方法的开发及成功利用有着密切关系。例如，在19世纪中叶，科学家们认为在深海高压、低温环境下不可能存在生命，但是随着20世纪70年代以来深潜技术的发展，科学家们利用潜水器在深海裂谷谷底喷涌出的海底热泉附近发现了繁盛的深海生命体。由此可见，海洋学的蓬勃发展离不开海洋技术与仪器的支撑。
要建设海洋强国、发展海洋经济，需要大力发展海洋技术与仪器。我国海洋技术与仪器的发展起步于20世纪60年代至20世纪70年代第一机械工业部和国家海洋局组织发起的两次海洋仪器大会战，这两次大会战初步奠定了我国海洋技术与仪器的基础。经过数十载的不懈努力，尤其是进入21世纪以来，海洋技术与仪器现已逐步进入跨越式发展新阶段，总体上开始从“量的积累”向“质的突破”迈进。当前，各种新技术不断融入海洋技术与仪器领域，形成了该领域蓬勃发展的局面。我国在海洋技术与仪器领域的自主创新能力不断增强，软硬件建设水平与发达国家的差距不断缩小，很多方面正从“跟跑”向“并跑”甚至“领跑”转变。但是，我们应该清醒地认识到，我国的海洋技术与仪器领域总体上仍处于跟踪式发展状态，发展水平与发达国家还存在一定的差距。要实现我国海洋技术与仪器的跨越式发展，仍需付出艰辛的努力。海洋技术与仪器领域的科教工作者仍然任重道远。
鉴于此，本书尽可能对海洋技术与仪器领域最新的理论、方法和仪器进行详细的介绍，并对涉及的关键核心技术进行对比分析。本书不仅可以提供给海洋技术专业的本科生作为专业教材，也可以供相关专业领域的工程技术人员参考。全书力求将原理性的技术方法与常用的仪器设备相结合，使读者在系统掌握海洋技术相关科学理论的同时，能够更加深入地了解海洋仪器装备，从而全面掌握海洋技术与仪器领域的相关知识。全书图文并茂，力求用朴实的语言阐明海洋技术与仪器的本质特征，以便于读者学习。
本书编者均来自齐鲁工业大学（山东省科学院）。第1章由郑轶、李金华、解维浩编写，第2章由禹定峰、杜金燕、王波、邵秋丽、李先欣、唐媛媛编写，第3章由万俊贺、盖志刚、郭风祥、巩小东、唐媛媛、仇志金、周茂盛编写，第4章由李金华、万俊贺编写，第5章由禹定峰、李先欣、杜金燕编写，第6章由李金华、于砚廷、梁展源编写，第7章由仇志金、刘海林、毛宇峰、郑威、郝宗睿、于雨编写。全书由郑轶统稿并审定。本书得到“齐鲁工业大学教材建设基金”资助。
由于编者水平及资料掌握程度有限，错漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编  者

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海洋技术与仪器概论