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《中国海洋大学》 2009年
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基于激光干涉原理的海洋灾害预警关键技术研究

周忠海  
【摘要】: 二十一世纪是海洋的世纪,海洋经济在很多国家的经济中所占的比重越来越大。然而,我国的海洋灾害频发,造成巨大的生命财产损失。做好海洋灾害预警工作可以有效地促进国家的经济发展和保障人民的生命财产安全。 本文依托于国家科技部国际科技合作计划项目“基于激光干涉原理的海洋灾害预警系统”(课题编号:2008DFR20230)。首先总结了我国海洋动力灾害的现状和世界各国使用的地球动力学检测技术;然后介绍了项目中所使用激光干涉测量装置,及其所获得的干涉图像的处理办法;最后以俄方建成的两个相距250公里的实验站为依托,完成了关于地球动力和地壳微形变之间关系的实验研究,并对实验数据进行了分析,得出了相关的结论。 本文创新性的提出了采用激光干涉技术来测量海洋动力灾害所引起的地壳的微小形变。采用的激光干涉测量装置的位移测量精度可达到10-11m,能够检测频率从0Hz开始的地壳振动,具有良好的低频响应特性,对地壳常见的低频振动具有良好的响应,这些特性是其它地球动力学检测方法所不具备的。 本文的主要工作如下: 1、检测装置的测量精度和稳定度完全取决于激光源的频率稳定性及其相干性,因此,选择频率非常稳定He-Ne激光器作为测量装置的光源,能够保证光束在长光程上同样具有非常好的相干特性。在光信号传输过程中采用增压光束导管,将光信号受传播噪声的影响降到最小。 2、在干涉仪的设计上,为了增加系统的灵敏度,采用了臂长为52.5m的迈克尔逊激光干涉仪。干涉仪的动镜是激光干涉仪中唯一不断运动的部件,其在运动过程中的平稳性保证干涉图像和复原光谱的质量。采用准猫眼动镜有效克服了动镜倾斜带来的对光谱质量的影响,并在文中分析了准猫眼动镜的工作原理,同时给出了准猫眼动镜的选择原则。激光干涉仪参考臂由具有调制和补偿功能的双PZT组构成,分析了双PZT组的最佳组合方式,及其在调制信号和反馈补偿信号作用下对干涉测量仪光程差的改变情况。上述这些方法最终解决了激光干涉仪测量低频微小振动中的关键技术问题。 3、我们通过使用间隔布置的激光干涉仪进行测量,发现了海洋内波和表面波可以造成地壳水平方向上的微应变。同时,我们从实验角度揭示了采用激光干涉仪测量地震先兆的可能性。 4、研究了水声波到声震波的转换。当水声源在岩基或斜坡后面时,地震波信号就会被不同的低频信号调制。在深海或浅海里安置低频水声源,通过激光干涉仪接收到的水声振荡波信号的变化,发现了水声波以接近临界角的方式作用在海底,并且最终转变为地震声波。 5、证实了海洋内波能量不转换为小规模湍流能量,而是转换为海底(岩石圈)弹性振动能量。海洋表面波和内波与海底交互作用过程中,能量大多以Rayleigh波的形式被岩石圈吸收。 6、本文分析了日本海大陆架区域由海洋内在重力波导致的低频岩石圈变形的数据,得出当波浪由大陆架边缘向日本海海岸传播时,周期可能会随着压力的增加而增大,并且伴随着地球重力波幅值增加的结论。 以上研究成果表明激光干涉测量技术可以为海洋动力灾害预警提供科学的检测数据。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH744.3

【引证文献】
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1 刘佳;单通道盲源分离及其在水声信号处理中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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1 熊磊;基于多测距仪的UUV结构环境SLAM方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 叶超;激光应变干涉仪用作大地形变监测的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
3 舒剑平;新型液压旋转高速开关阀的动态性能及信号处理研究[D];广东工业大学;2012年
4 常浩;基于微图案硅基晶片的生物检测研究[D];湖南工业大学;2012年
【参考文献】
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1 窦秀明;代作晓;华建文;孙方;龚惠兴;;激光干涉信号的位置及偏差提取[J];半导体光电;2007年04期
2 李东光,张国雄,李贵涛;提高激光干涉测量精度的研究[J];北京理工大学学报;2000年05期
3 符养,朱文耀,王小亚,段五杏,吴显兵,焦文海;利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变[J];地球物理学报;2002年03期
4 孙付平,赵铭;全球五大板块的运动和形变──用卫星激光测距数据导出的站速度分析[J];地球物理学报;1994年05期
5 韩旭东,艾华,龙科慧;一种新型单频激光干涉系统的研究[J];光电工程;2002年05期
6 羡一民,王科峰;激光干涉仪技术及发展[J];工具技术;2003年11期
7 谢富仁,邱泽华,王勇,苏恺之,欧阳祖熙;我国地应力观测与地震预报[J];国际地震动态;2005年05期
8 韩旭东,艾华;共光路移相单频激光干涉测长系统[J];光学技术;2004年02期
9 王文绵;用于精密和超精密测长的双频激光干涉仪[J];航空精密制造技术;1995年02期
10 王喜年;风暴潮灾害及其预报与防御对策[J];海洋预报;1998年03期
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1 孟国杰;基于全球定位系统的现今地壳运动与形变研究[D];中国地震局地球物理研究所;2001年
【共引文献】
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1 杨友长;不同参考椭球体的GIS数据转换探讨[J];安徽地质;2002年03期
2 党美丽;;矿业权核查中坐标系统和地面控制测量技术探讨[J];安徽地质;2010年02期
3 金玲玲;;GPS在高速公路工程测量中的应用[J];安徽建筑;2010年02期
4 宋文利;金玲玲;;山区高速公路测控技术的应用[J];安徽建筑;2011年05期
5 陈俊林;;全站仪对GPS基线边长的检验分析[J];安徽农业科学;2010年27期
6 王伟;;物理光学课程教学改革与实践[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2011年04期
7 徐满平;周杰;;傅里叶变换全息的计算机模拟[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年06期
8 常山;桑志文;毛杰健;朱品珍;;单色点源矩孔菲涅耳衍射光场的计算与模拟[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年04期
9 王元波;张锋;雷伟伟;;3S技术在土地变更调查中的应用探析[J];现代农业科技;2008年07期
10 刘全金;叶璟;;基于MATLAB环境的阿贝-波特空间滤波实验仿真[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
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1 韩永亮;王佩贤;孟灵飞;;Trimble GeoXT手持机在土地整理核查中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
2 杨开伟;甘兴利;李娟娟;;三种全球对流层改正模型特性分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
3 李博;唐斌;周田;张旺;;不同星历产品对GPS定位精度影响的分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
4 张肃;于远航;张宇;王文生;;小波变换在微光目标探测与识别中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
5 李秀海;马俊海;韩冰;;基于泛Kriging法的GPS高程拟合研究[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
6 裴毓铁;曹欣;赵宝亮;;连续运行卫星服务系统在城镇地籍测量中的应用[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
7 邓明镜;;RTK浮动解精度分析[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
8 马友利;李显巨;彭冲;陈刚;;GLONASS系统与GPS系统多路径效应规律初步研究[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
9 陈慧;;高职GPS高程拟合及精度分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
10 高井祥;闫文林;王坚;;矿山变形灾害GNSS现代化监测技术研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
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1 陶秋香;PS InSAR关键技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
3 宋庆和;数字全息检测及其控制系统研究[D];昆明理工大学;2008年
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7 司广成;南海北部内潮与内孤立波特征的研究与模拟[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
8 吕海滨;南海东北部内波的X波段雷达监测方法及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
9 韩兆红;利用重磁资料进行构造边界识别与弱异常提取的方法研究及应用[D];吉林大学;2011年
10 于堃;典型平原湿地成因及近10年来植被变化研究[D];南京大学;2011年
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1 饶玉芳;无掩模光刻系统的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
2 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
3 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
5 谷守周;GPS/GALILEO完备性算法研究及软件实现[D];山东科技大学;2010年
6 益鹏举;低轨遥感卫星精密定轨研究[D];山东科技大学;2010年
7 王旭宏;彩虹全息新方法[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 苏斌;I_2和Cr~(3+)液芯光纤中的共振吸收拉曼散射光谱研究[D];长春理工大学;2010年
9 张恩政;基于双频干涉的直线度及其位置测量方法研究[D];浙江理工大学;2010年
10 张萍;激光合成波长干涉技术的信号处理方法研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 曹宝成,于新好,马洪磊,张庆坤;氢氟酸在新型清洗工艺中的作用[J];半导体技术;2002年07期
2 李东光,张国雄,李贵涛;提高激光干涉测量精度的研究[J];北京理工大学学报;2000年05期
3 黄汉昌;姜招峰;朱宏吉;;表面等离子共振生物传感器测定人免疫球蛋白的抗原活性[J];北京联合大学学报(自然科学版);2007年03期
4 梁学勤;冯成坤;陈奕峰;沈辉;闻立时;;单晶硅小金字塔绒面及其对太阳电池性能的影响[J];材料导报;2011年02期
5 徐绍铨;GPS测量原理及在水电工程中的应用[J];大坝与安全;2003年01期
6 刘琚,顾明亮,何振亚,梅良模;一种新的瞬时混迭信号盲分离的自适应方法[J];电路与系统学报;1998年04期
7 李斐;大地测量基础理论与方法研究进展[J];地球物理学进展;2000年02期
8 王齐仁;地下地质灾害地球物理探测研究进展[J];地球物理学进展;2004年03期
9 许厚泽,蒋福珍,张赤军;我国动力大地测量学的进展[J];地球科学进展;2000年02期
10 姜卫东;陆佶人;张宏滔;高明生;;基于邻近频点相关特性的水声信号盲源分离[J];电子与信息学报;2006年09期
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1 朱李礼;;强跟踪滤波器在目标跟踪中的运用[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年
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1 张海刚;浅海甚低频声传播建模与规律研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 倪晋平;水声信号盲分离技术研究[D];西北工业大学;2002年
3 孙丽萍;木材含水率在线检测融合体系及仿真技术研究[D];东北林业大学;2008年
4 赵艳菊;强噪声背景下机械设备微弱信号的提取与检测技术研究[D];天津大学;2009年
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1 陈晗;生物光盘传感器理论分析及初步实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 冯园园;基于Kalman滤波算法的状态估计及风电机组可靠性建模与优化研究[D];北京化工大学;2011年
3 金国庆;新型压电式高速开关阀的研究[D];江苏大学;2003年
4 林锐;高速开关阀的研究及数字仿真[D];武汉理工大学;2005年
5 张恒;基于光度法及混合法的自动椭偏仪研究[D];华南师范大学;2005年
6 王茂励;无人水下航行器的运动建模与控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
7 韦皓;基于模糊神经网络的发电机PID励磁控制研究[D];广西大学;2007年
8 李娟;自整定因子模糊PID控制器的设计和研究[D];江苏大学;2007年
9 刘斌;差分型SPR仪的搭建及用于万古霉素/抗体相互作用研究[D];中南大学;2007年
10 许娟;混沌保密通信系统的调制与解调技术研究[D];苏州大学;2007年
【二级引证文献】
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1 李村;无人水下航行器导航定位与环境感知技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
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1 袁运能,胡庆东,毛士艺;基于小波变换的干涉SAR图像的降噪方法[J];北京航空航天大学学报;1999年05期
2 徐华平,周荫清,陈杰,李春升;干涉SAR中相位图的噪声抑制[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
3 赵争,张继贤,张过;遗传算法在InSAR相位解缠中的应用[J];测绘科学;2002年03期
4 陈俊勇;高精度地面点位置的三维地心坐标和板块运动[J];测绘通报;1993年05期
5 陈俊勇;中国地壳运动观测网络简介——中国“九五”科学工程之一[J];测绘通报;1997年02期
6 陈俊勇;中国国家高精度GPS大地控制网的建成[J];测绘通报;1998年08期
7 陈俊勇,魏子卿,胡建国,杨元喜,李建成,朱耀仲,许才军,孙和平,罗志才,吴斌,文汉江,查明;即将迈入新千年的大地测量学——第22届IUGG大会有关大地测量部分的技术总结(下)[J];测绘学报;2000年02期
8 熊永清,朱文耀,张强;ITRF96参考架中的全球板块运动[J];测绘学报;2000年02期
9 刘国祥,丁晓利,李志林,陈永奇,章国宝;星载SAR复数图像的配准[J];测绘学报;2001年01期
10 汪鲁才,王耀南,毛建旭;基于相关匹配和最大谱图像配准相结合的InSAR复图像配准方法[J];测绘学报;2003年04期
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1 陈铁君;;JG-Ⅱ型自动补偿激光干涉仪[J];仪表技术与传感器;1980年02期
2 B.A.Ханов;魏和荣;;用激光干涉仪的测量方法的分析[J];国外计量;1981年01期
3 陆伯印,赵美蓉,徐燕申,周胜;带有三维激光干涉仪和压电位移执行器的新型主动隔振系统[J];仪器仪表学报;1996年02期
4 廖澄清,朱小平,王蔚晨,杜华;激光干涉仪测长精度校准方法的研究[J];现代测量与实验室管理;2005年01期
5 韩大勇;;数控机床线性轴定位与重复定位精度的检测[J];计测技术;2008年04期
6 ;测角度的激光干涉仪[J];光学精密工程;1978年05期
7 顺;;组合式激光干涉仪[J];应用光学;1993年02期
8 周星;用激光干涉仪测量数控机床回转轴精度[J];工具技术;1997年02期
9 张虎,周云飞,陈吉红,师汉民;数控机床补偿误差的激光干涉仪识别技术[J];华中科技大学学报(自然科学版);2001年12期
10 宋波;;大尺寸石英玻璃光学均匀性的测量[J];中国建材科技;2006年01期
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1 方明;;激光干涉仪在水平仪检定器检定中的运用[A];江苏计量测试学术论文集(2009)[C];2009年
2 王广宇;洪延姬;叶继飞;;激光干涉仪测微冲量原理[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
3 夏瑞雪;陈晓怀;;纳米三坐标测量机误差检定方法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
4 曹利波;;计量保证方案在国防计量中的应用[A];2007年度中国航空学会计量技术专业委员会计量与质量专题学术交流会论文集[C];2007年
5 曹利波;;利用激光干涉仪对机床定位精度的快速检测[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
6 周罡;王瑞;;指示类量具检定仪示值误差校准方法的探讨[A];江苏计量测试学术论文集(2009)[C];2009年
7 胡小唐;禹国强;刘安伟;杨勇;;三维一体化超微定位系统的研制[A];第五届全国STM学术会议论文集[C];1998年
8 高宏堂;叶孝佑;高思田;;实现激光干涉信号均匀分布取样方法的研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
9 卢明臻;高思田;杜华;崔建军;;大范围纳米结构测量系统原子力测头的研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
10 方明;;数控回转轴的检测[A];2008年江苏省计量测试学术论文集[C];2008年
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1 ;国外仪器仪表发展趋势漫谈(待续)[N];中国机电日报;2000年
2 赵欣;王博士解析3D技术[N];中国国门时报;2002年
3 苏 林;神奇的纳米激光器测尺[N];大众科技报;2003年
4 宁薇;让精密仪器更精准[N];中国矿业报;2003年
5 张孟军;选建大型科研设施应进行公开评估[N];科技日报;2004年
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7 王潇;昌河:探索走效益型设备管理之路[N];中国航空报;2003年
8 明 捷;借助“纳米竖琴”观察微观世界共振现象[N];大众科技报;2003年
9 宁薇;中国地大(武汉)研制出高精度激光倾斜仪[N];人民日报海外版;2003年
10 记者 杨建平;汉川机床公司成为我国机床加工中心[N];陕西日报;2004年
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1 周忠海;基于激光干涉原理的海洋灾害预警关键技术研究[D];中国海洋大学;2009年
2 高思田;计量型原子力显微镜的研究[D];天津大学;2007年
3 张斌;精密工程中免形状测量的关键技术研究[D];北京工业大学;2012年
4 黎永前;纳米精度测量与校准系统关键技术研究[D];西北工业大学;2003年
5 程方;纳米三坐标测量机测控系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
6 赵健;面向复合式测量的自感应AFM测头开发与系统研究[D];天津大学;2011年
7 王晨晨;异端类型三坐标测量机结构原理及误差修正技术研究[D];合肥工业大学;2012年
8 李鹏;加工中心在机复合式检测系统的关键技术研究[D];大连海事大学;2012年
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1 于乃昭;激光干涉仪在低频微小振动测量中的应用[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 来展;激光干涉仪信号处理系统及纳米测量机控制系统的研究[D];中国计量科学研究院;2011年
3 黄根旺;斐索型移相式激光干涉仪研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 邹建忠;激光干涉仪跟踪式无导轨测量的研究[D];西安理工大学;2001年
5 刘宁;双光路激光干涉测长仪及其在三坐标机上的使用[D];天津大学;2005年
6 刘法泉;Canon KrF扫描光刻机套准精度的改进方法研究[D];上海交通大学;2008年
7 王二辉;EAST三道HCN激光干涉仪的研制的研制[D];中国科学技术大学;2010年
8 王欢;数控机床几何误差非接触圆轨迹检测方法研究[D];西安理工大学;2007年
9 金小兵;硅片调焦调平测量系统性能测试方法研究[D];华中科技大学;2007年
10 高宏堂;2.5维大范围纳米激光干涉测长信号处理子系统的研究[D];中国计量科学研究院;2005年
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