浙大机器人研究院声学测量仪器研发与产业化项目团队:用声音去“看见”水下的世界
将声学温度剖面仪固定在水中或者水底,就可以连续测量不同时间水体温度随深度的变化;如果安装在行船或者自主航行的潜水器上,就可以得到航行轨迹上不同位置的水体温度剖面……近日,在浙大机器人研究院实验室,声学测量仪器研发与产业化项目团队负责人徐文和团队成员徐张立向记者展示了他们研发的声学温度剖面仪。
徐文是浙江大学教授、浙江省高层次人才计划入选者,35年来,他一直在声呐、水下传感器网络研究领域从事科研工作,擅长水声信号处理与通信、海洋声学测量技术、水下机器人技术及其应用,发表各类学术论文100余篇,授权发明专利20余项,牵头两项亿级国家重点研发计划和中科院先导专项项目,4次担任大型南海科考航次首席科学家,参加了中国第39次南极科考。
徐文(右)正在与团队成员商讨产品细节
党的二十大报告提出,“发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国”。为更好地服务国家战略,近年来徐文带领团队成员进行海洋探测设备研发,对海洋的水文参数进行实时、精准测量,以支撑海洋环境保护、资源开发等工作,助力海洋经济发展。
“水体温度是海洋、湖泊、河流中的关键参数,因水体上、下温度不同,传统的测温方式需要将作业平台停下来,通过吊放温度传感器到不同深度直接测量,测量效率低,而声学温度剖面仪利用声学反向散射原理,实现非接触式的走航剖面测量,能够快速获取水体温度信息,大幅提升测量效率。”徐文介绍说,水体声学散射信号非常微弱,对温度变化的敏感性也因工作环境和条件而异,温度测量难度很大。为此,在他的带领下,团队的徐元欣、张明、徐张立、倪清等近20名成员多年持续不懈努力,突破关键技术,潜心研制出声学温度剖面仪。它的硬件系统采用低噪声、大动态范围信号接收设计,可以分辨微弱信号,利用多个不同频率声波信号同时照射水体完成温度剖面测量。以10米深的水体为例,每个站位的测量时间从3分钟缩短至0.5秒,这种能力提升对于海洋科学研究、海洋气象预报、水下探测、水产养殖、海上国防等多个领域都具有重要意义。
除了声学温度剖面仪,该项目团队还成功研发了声学悬沙剖面仪。它同样利用声学反向散射原理,能实时测量水体混浊度、悬浮物的浓度和粒径,是一种剖面仪器,主要应用于河川、河口、水库、航道、近海等区域,以及海事或环境影响评估、水体悬沙研究、疏浚回淤等工作。
目前,该团队开发的声学温度剖面仪、声学悬沙剖面仪、遥控无人潜水器、自主航行潜水器等设备,在南海、极区、千岛湖、三七市镇大池墩水库等不同场景开展了多次海上、湖上试验。这些设备可广泛应用于水文观测站、海洋牧场、海洋观测平台、测绘船、科考船、港口航道等,市场应用和产业化前景广阔。
徐文走访了多地,最终选择在余姚发展。该项目团队入驻浙江大学机器人研究院后,获得余姚市“姚江英才计划”支持,加快科技成果转化,助推我市经济高质量发展。“浙江大学机器人研究院为我们提供了强有力的支撑,包括人员、资金、场地、管理等,良好的科研平台和条件促进了高水平科研成果的产出。”徐文说,眼下,他们团队研发的产品正在申请首台套认定。同时,与北京相关优势企业建立了销售合作关系,推进声学测量仪器在海洋与河道资源开发、国防维权等领域的应用。
编辑:严怡雯 一审:应红渊 二审:朱从谷 三审:王润
