第一部分 准备性内容 3
第1章 绪论 3
1.1 海洋技术的定义与特点 3
1.1.1 海洋技术的不同解释 3
1.1.2 海洋技术的定义 4
1.1.3 海洋技术的特点 5
1.2 海洋技术的分类 5
1.2.1 基础性海洋技术 5
1.2.2 支撑性海洋技术 6
1.2.3 使能性海洋技术 6
1.3 发展海洋技术的意义 7
1.4 海洋技术的发展趋势与研究前沿 8
1.4.1 海洋技术的发展趋势 8
1.4.2 海洋技术的研究前沿 10
1.5 我国海洋技术的发展方向与发展战略 13
1.5.1 我国海洋技术的发展方向 13
1.5.2 我国海洋技术的发展战略 15
思考题 16
参考文献 17
第2章 海洋基础知识 19
2.1 关于水（海水）的科学 19
2.1.1 水分子结构 19
2.1.2 海水的盐度 20
2.1.3 海水的密度 20
2.1.4 海水的热性质 20
2.1.5 海水的其他物理性质 21
2.1.6 海冰 22
2.2 海洋物理 22
2.2.1 世界大洋的深度、盐度场、温度场、密度场和风场 22
2.2.2 洋流 26
2.2.3 潮汐 28
2.2.4 海洋中的波动 29
2.3 海洋地质 31
2.3.1 海底地质构造 31
2.3.2 海洋沉积学 32
2.3.3 海底资源 32
2.4 海洋化学 34
2.4.1 海水中的二氧化碳系统 34
2.4.2 海水的pH值 35
2.4.3 海洋中的氮、磷、硅循环 35
2.4.4 海洋中的溶解氧 36
2.4.5 化学微量元素 36
2.5 生物海洋学与海洋生物资源 37
2.5.1 海洋生态 37
2.5.2 生物海洋学 38
2.5.3 海洋生物资源 38
2.6 海洋地球物理学 39
2.6.1 海洋地球物理学简介 39
2.6.2 海洋地球物理技术的发展 39
2.7 海洋技术 40
2.7.1 Argo全球浮标系统 40
2.7.2 “海王星”海底观测网 41
2.7.3 水下滑翔机 41
思考题 42
参考文献 42
第二部分 基础性海洋技术 47
第3章 水下声学技术 47
3.1 水下声学技术概况 47
3.1.1 水下声学技术发展史 47
3.1.2 水下声学技术的作用 48
3.1.3 水下声学技术的研究对象 48
3.2 声学基本概念 49
3.2.1 声波 49
3.2.2 位移和振速 50
3.2.3 密度和压缩量 50
3.2.4 声速 50
3.2.5 声压和声压级 50
3.2.6 声阻抗和声阻抗率 51
3.2.7 声强和声强级 51
3.2.8 声功率和声功率级 52
3.2.9 声波的分类 52
3.2.10 平面声波的折射和反射 53
3.3 水下声学 53
3.3.1 水中的声速 53
3.3.2 水声传播的几何衰减 53
3.3.3 水声传播的吸收衰减与散射衰减 54
3.3.4 水下声道 55
3.3.5 深海声道 56
3.3.6 浅海中的声传播 56
3.3.7 海洋中的散射和混响 57
3.3.8 水下噪声 58
3.4 水声器件 60
3.4.1 声呐简介 60
3.4.2 声呐的组成部分 61
3.4.3 声呐的主要性能指标 61
3.4.4 主动声呐方程与被动声呐方程 63
3.4.5 声呐的主要作用 63
3.4.6 换能器和水听器 64
3.5 水下声学技术的综合应用 65
3.5.1 生物声学 65
3.5.2 等离子体超宽带脉冲声呐 66
3.5.3 声呐系统用来保护海洋环境 66
思考题 66
参考文献 67
第4章 水下光学技术 69
4.1 水下光学技术的定义、分类及意义 69
4.1.1 水下光学技术的定义 69
4.1.2 水下光学技术的分类 70
4.1.3 研究水下光学技术的意义 71
4.2 光学基础知识 72
4.2.1 光的基本特性 72
4.2.2 光谱 74
4.2.3 光在海水中的传播 75
4.2.4 光探测器 78
4.2.5 光纤特性 79
4.3 水下光学技术的应用 80
4.3.1 水下照明技术 80
4.3.2 水下光学成像 82
4.3.3 基于光纤传感技术的盐度检测法 84
4.3.4 粒子成像速度仪 85
4.4 水下光学技术的发展趋势 85
思考题 86
参考文献 87
第5章 水下运动物体动力学 90
5.1 水下运动物体水动力性能的研究现状和研究方法 90
5.2 典型软件简介 92
5.3 两种坐标系及其转换关系 92
5.3.1 两种坐标系 92
5.3.2 两种坐标系之间的旋转变换关系 93
5.3.3 刚体动量和动量矩的导数在两种坐标系中的转换关系 94
5.4 水下运动物体六自由度运动建模 95
5.5 水下运动物体的受力 95
5.5.1 静力 95
5.5.2 水动力 96
5.6 水下运动物体动力学实例 96
5.6.1 水下滑翔机简介 97
5.6.2 水下滑翔机结构模型 97
5.6.3 运动学分析 98
5.6.4 受力分析 102
5.6.5 水下滑翔机动力学方程建立 104
5.7 水下运动物体动力学前景展望 104
思考题 105
参考文献 105
第三部分 支撑性海洋技术 109
第6章 海洋工程材料技术 109
6.1 海洋工程结构材料 110
6.1.1 海洋工程结构材料主要的力学性能指标 110
6.1.2 金属材料 111
6.1.3 非金属材料 113
6.2 浮力材料 115
6.2.1 浮力材料概述 116
6.2.2 传统浮力材料 117
6.2.3 空心玻璃微珠及其复合材料 118
6.2.4 其他浮力材料 120
6.3 腐蚀与材料的防腐 121
6.3.1 海洋腐蚀 121
6.3.2 金属腐蚀 122
6.3.3 防腐蚀方法与技术 125
思考题 129
参考文献 130
第7章 海洋通用技术 133
7.1 海洋常用机电集成技术 133
7.1.1 连接技术 133
7.1.2 能源技术 139
7.1.3 水下液压技术 142
7.1.4 推进技术 144
7.1.5 水下作业技术 147
7.1.6 水下照明与摄像技术 149
7.2 常用的海洋通用件 149
7.2.1 海洋物理、化学和生物传感器 149
7.2.2 水下电机 151
7.2.3 液压阀 151
7.2.4 水泵 152
7.2.5 水下机械手 152
7.3 海洋通用技术的发展趋势 152
思考题 152
参考文献 153
第8章 海洋试验技术 154
8.1 海洋试验技术的定义与分类 154
8.2 海洋试验中的主要测量技术 155
8.3 海洋试验步骤 158
8.4 试验大纲 160
8.5 试验条件建设 161
8.6 海上试验场 163
8.7 典型试验——耐压试验 164
思考题 166
参考文献 166
第9章 海洋装备设计与集成技术 168
9.1 海洋化设计理念 168
9.2 海洋化机械设计 170
9.2.1 材料设计 170
9.2.2 结构设计 175
9.2.3 浮力设计 181
9.2.4 液压技术 184
9.2.5 轻量化设计 186
9.3 海洋化电子设计 188
9.3.1 低功耗设计 188
9.3.2 电能供给设计 191
9.3.3 电子腔设计 192
9.3.4 数据传输与控制系统设计 194
9.3.5 机电集成设计 196
9.3.6 电子系统可靠性设计 197
9.4 海洋技术装备实现：以数据采集器设计为例 199
9.4.1 密封设计 200
9.4.2 结构设计 200
9.4.3 电路设计：电子控制技术 202
9.4.4 接口设计技术 202
9.4.5 应用介绍 202
思考题 203
参考文献 204
第四部分 使能性海洋技术 209
第10章 水下探测技术 209
10.1 水下探测技术的定义、分类及意义 209
10.1.1 水下探测技术的定义 209
10.1.2 水下探测技术的分类 209
10.1.3 研究水下探测技术的意义 210
10.2 水下光学探测技术 210
10.2.1 水下荧光探测技术 210
10.2.2 水下拉曼光谱探测技术 212
10.2.3 水下激光诱导击穿光谱探测技术 214
10.3 水下声学探测技术 217
10.3.1 声波多普勒海流探测技术 217
10.3.2 多波束测深技术 218
10.3.3 浅地层剖面探测技术 220
10.3.4 地震波探测技术 221
10.4 水下电磁波探测技术 222
10.5 水下化学探测技术 223
10.5.1 pH值测量技术 223
10.5.2 盐度测量技术 224
10.5.3 溶解氧浓度测量技术 226
10.6 其他水下探测技术 227
10.6.1 重力梯度仪 227
10.6.2 水下磁力仪 229
10.7 水下探测技术的发展趋势 230
思考题 231
参考文献 231
第11章 水下通信与导航技术 235
11.1 水下光纤通信 235
11.2 水下电磁波通信 235
11.3 水下无线光通信 236
11.3.1 水下激光通信 236
11.3.2 LED水下无线通信 237
11.4 水声通信 238
11.4.1 水声通信的发展 238
11.4.2 两种水声通信需求类型 239
11.4.3 水声信道的特性 239
11.4.4 水声通信的难点 240
11.4.5 两种信道模型 241
11.4.6 相干水声通信关键技术 241
11.4.7 其他水声通信技术 242
11.4.8 水声通信展望 243
11.4.9 主要水下通信方式的对比 243
11.5 水下导航技术 243
11.5.1 导航系统的分类 243
11.5.2 水下声学导航 244
11.5.3 惯性导航系统 246
11.5.4 其他导航方法 247
11.5.5 水下导航展望 247
思考题 248
参考文献 248
第12章 潜水器技术 251
12.1 潜水器的定义和分类 251
12.2 潜水器的关键技术 252
12.2.1 坐标系与坐标变换 252
12.2.2 推进器 253
12.2.3 浮力材料 253
12.2.4 潜水器的能源 254
12.2.5 脐带缆 254
12.2.6 生命保障技术 255
12.3 潜水器运动控制 256
12.3.1 ROV运动控制 256
12.3.2 AUV运动控制 257
12.4 潜水器实例 258
12.4.1 遥控潜水器 258
12.4.2 自治式潜水器 260
12.4.3 水下滑翔机 261
12.4.4 水下拖曳系统 262
12.4.5 载人潜水器 263
12.4.6 潜水器应用 266
12.5 水下运载技术的发展趋势 267
12.5.1 混合潜水器 267
12.5.2 融合AUV与水下滑翔机元素的新型AUV 268
12.5.3 深海空间站 269
12.5.4 水下直升机 270
思考题 270
参考文献 271
第13章 海底观测网络 273
13.1 认知地球的观测平台与海底观测技术 273
13.1.1 认知地球的观测平台 273
13.1.2 海底观测技术 274
13.2 海底观测网络的意义与定义 276
13.2.1 海底观测网络的意义 276
13.2.2 海底观测网络的定义 277
13.2.3 海底观测网络各部分的功能定义 279
13.3 海底观测网络的分类与接口协议 280
13.3.1 海底观测网络的分类 280
13.3.2 海底观测网络接口协议 282
13.4 海底接驳盒的设计 284
13.4.1 海底接驳盒的功能及关键技术 284
13.4.2 海底接驳盒的电能、通信模块的设计 286
13.4.3 观测设备插座模块设计 286
13.5 海底观测网络的相关技术 288
13.5.1 电能供给技术 288
13.5.2 岸基站技术 290
13.6 海底观测网络实现案例——浙江大学的ZERO系统 291
13.6.1 海底观测网络的建设 292
13.6.2 围绕科学目标的观测 293
13.6.3 标准化研究 294
13.7 海底观测网络的技术发展 295
思考题 296
参考文献 296
第14章 海洋遥感技术 298
14.1 海洋遥感观测基础 298
14.1.1 海洋遥感的定义 298
14.1.2 海洋遥感观测原理 298
14.1.3 海洋遥感要素反演方法 306
14.1.4 海洋遥感的特点 311
14.1.5 海洋遥感按照不同标准的分类 314
14.2 海洋遥感数据的处理技术 315
14.2.1 海洋遥感数据的辐射校正 315
14.2.2 海洋遥感数据的几何校正 324
14.2.3 海洋遥感数据的图像增强及变换 325
14.3 海洋遥感观测的应用技术 325
14.3.1 海洋水色遥感观测技术及其应用 325
14.3.2 海洋热红外遥感/海表温度遥感技术及其应用 327
14.3.3 微波高度计观测技术及其应用 330
14.3.4 微波散射计和微波辐射计观测技术及其应用 331
14.3.5 星载合成孔径雷达观测技术及其应用 333
思考题 335
参考文献 335