陳振濤，鐘 中，葉 松，王曉蕾，鄭君杰

(解放軍理工大學(xué)氣象學(xué)院，南京 211101)

0 引言

新型遠(yuǎn)海機(jī)動(dòng)水文環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)［1］(簡稱NMOHEMS，以下同)是將無人機(jī)技術(shù)、流星余跡通信技術(shù)［2］和海洋水文現(xiàn)場探測技術(shù)［3］有效結(jié)合，適用于突發(fā)性、災(zāi)害性強(qiáng)海洋動(dòng)力過程的新方法和新體制。主要由無人機(jī)及其控制發(fā)射機(jī)動(dòng)單元、艦船和岸基用戶單元、流余主站(可機(jī)動(dòng)的控制與數(shù)據(jù)收集處理單元)和現(xiàn)場探測單元4大部分組成。現(xiàn)場探測單元內(nèi)部裝載有探頭，可安裝不同傳感器測量多種水文要素。

NMOHEMS探頭由傳感器、數(shù)據(jù)處理器、信號傳輸線和電池等組成，測量水下800m以內(nèi)的海洋剖面水文信息。基本工作原理為：無人機(jī)攜帶現(xiàn)場探測單元抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域，現(xiàn)場探測單元脫離無人機(jī)后，張開傘的瞬間將自身體積膨脹，保證現(xiàn)場探測單元落入海水后能夠產(chǎn)生足夠的浮力，并使其入水后保持豎直向上的姿態(tài)，同時(shí)進(jìn)入潛伏狀態(tài)，通過流星余跡技術(shù)與流余主站保持聯(lián)系；當(dāng)收到流余主站發(fā)來的探測指令后，首先向流余主站發(fā)送自身編號、探測位置和確認(rèn)信息；然后在探測指令規(guī)定的時(shí)刻，所有現(xiàn)場探測單元同時(shí)釋放探頭；探頭下沉過程中釋放輔傳輸線，并由傳感器采集不同深度的水文要素信息；經(jīng)過信號放大、A/D轉(zhuǎn)換后再由主傳輸線傳送給現(xiàn)場探測單元在海面的主浮體，并發(fā)送回流余主站，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)和多區(qū)域海水剖面要素的同步探測。

與AXBT等類似剖面探頭相比，NMOHEMS探頭具有外形更小、下沉速度更慢、深度分辨率更高等特點(diǎn)。其外形設(shè)計(jì)為彈體狀，前部為尖拱形、中間為平直段、后部有收縮段，減少在水中下沉?xí)r受到的阻力；中間貫通有導(dǎo)流腔，確保水文要素傳感器及時(shí)準(zhǔn)確地測量；尾部帶有尾翼，保證下沉過程的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)要求探頭質(zhì)量為480g時(shí)的運(yùn)動(dòng)極限速度接近2m/s。

探頭設(shè)計(jì)涉及材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子技術(shù)以及流體力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，幾個(gè)學(xué)科高度關(guān)聯(lián)、相互耦合。采用多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化［4］結(jié)合專家參與模式的思想，首先設(shè)計(jì)探頭的概念模型，建立其多學(xué)科優(yōu)化方程，然后利用協(xié)同優(yōu)化方法求解，根據(jù)得到的優(yōu)化結(jié)果提出改進(jìn)意見，經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化-改進(jìn)的迭代過程，最終確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，探頭的外形及各部件分布如圖1所示，具體優(yōu)化設(shè)計(jì)過程另文介紹。

圖1 探頭的外形及各部件分布圖Fig.1 The shape and parts of the probe

探頭的下落過程可以利用CFD動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行三維仿真，計(jì)算模型的參數(shù)設(shè)置，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)結(jié)合三維快速成型技術(shù)(3D Rapid Prototyping)［5］制作探頭模型，并在實(shí)驗(yàn)室水箱和水庫兩種環(huán)境下設(shè)計(jì)模型實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證探頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，并為提高CFD數(shù)值仿真方法的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

1 模型制作

傳統(tǒng)的制作方法需要定制模具，耗費(fèi)較高且工期較長。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)結(jié)合三維快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)NMOHEMS探頭模型的制作，以最短的時(shí)間對探頭的設(shè)計(jì)進(jìn)行評估、修改和實(shí)驗(yàn)，大大縮短了探頭的研發(fā)周期。

三維打印成型主要包括CAD、CatalystEX、三維打印機(jī)和后處理4個(gè)過程。成型后各部件及探頭模型整體如圖2所示。水箱實(shí)驗(yàn)和水庫實(shí)驗(yàn)中使用的探頭模型，均利用上述方法按1∶1比例完成制作。

2 實(shí)驗(yàn)方法

由理論分析可知，探頭從水面自由釋放后首先加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重力、阻力和浮力平衡時(shí)，將達(dá)到極限速度，之后以此速度勻速下落，要求實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲暾赜涗浾麄€(gè)加速過程。井彥明［6］等在海上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，因受影響因素較多，深度測量誤差較大，而且海上實(shí)驗(yàn)成本較高；韓光［7］等將探頭懸掛在3.5m水深的實(shí)驗(yàn)水箱上方，選擇從3個(gè)不同高度釋放，以獲得不同的入水速度，然后將不同階段的軌跡銜接在一起，獲得全過程的下沉軌跡，但每次釋放都存在入水沖擊，對水面及探頭周圍水流的影響較大，而且水箱上方需要較高的空間。

圖2 探頭模型各部件及整體圖Fig.2 Parts and fabrication of probe model

將實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)室水箱和水庫兩種實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室水箱中利用有限實(shí)驗(yàn)水深，精確調(diào)整其質(zhì)量，采用從水面自由釋放方式，利用高速攝像和數(shù)字圖像處理技術(shù)，對較小質(zhì)量探頭的下沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精密測量，獲得不同質(zhì)量探頭的下落曲線和極限速度，通過大量的實(shí)驗(yàn)，以調(diào)整CFD動(dòng)網(wǎng)格的仿真計(jì)算方法；水庫中利用自主研制的實(shí)驗(yàn)裝置，對較大質(zhì)量探頭的下沉運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測量，以檢驗(yàn)探頭設(shè)計(jì)的有效性。

2.1 水箱環(huán)境

2.1.1 水箱實(shí)驗(yàn)方法

利用探頭模型在實(shí)驗(yàn)室有機(jī)玻璃水箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，玻璃水箱長和寬為L=0.6m、高為H=1.8m，內(nèi)部裝滿水，實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)造如圖3所示。將攝像機(jī)高度調(diào)至水箱的中間位置，即為H/2，距離水箱壁面為L0=1.25m，保持鏡頭水平，并調(diào)整焦距f使得鏡頭包含整個(gè)水箱。

圖3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)造圖Fig.3 Structural map of experiment environment

探頭可以通過增減配重物精確調(diào)整總質(zhì)量，增減配重物時(shí)應(yīng)使整個(gè)探頭的質(zhì)量分布均勻，以保證探頭下落的狀態(tài)平穩(wěn)。實(shí)驗(yàn)開始前，首先獲得其在水中懸浮的質(zhì)量M0=304.32g；然后增加相應(yīng)的配重物，設(shè)定第一個(gè)下沉質(zhì)量為M1，探頭尾部帶有一薄層鐵環(huán)，可以利用電磁鐵將其吸附在水面位置，等待水面穩(wěn)定后首先觸發(fā)高速攝像機(jī)開始拍攝，然后將電磁鐵斷電，探頭從水面自由釋放，高速攝像機(jī)記錄探頭下沉的全過程；繼續(xù)增加其下沉質(zhì)量，重復(fù)釋放和拍攝過程；共拍攝10個(gè)不同質(zhì)量探頭的下沉過程，每個(gè)質(zhì)量拍攝7組視頻作為原始測量結(jié)果。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理方法

首先裁剪視頻，選取中間的有效部分，將其轉(zhuǎn)換為圖片集，檢查是否存在丟幀；然后對圖像進(jìn)行校正，確定每張圖片中探頭的實(shí)際位置，最后得出探頭質(zhì)量為Mi時(shí)的下落深度-時(shí)間關(guān)系和極限速度VTi，并利用下式計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)［8］：

式中：g為重力加速度，ρ為水的密度，Sa為探頭的浸濕表面積。

實(shí)驗(yàn)拍攝的每組視頻包含2000余幀圖片，且存在水的折射和圖像失真等問題，人工處理這些圖片不僅工作量大，且存在較大的人為隨機(jī)誤差?；贠pencv環(huán)境編寫了數(shù)字圖像處理程序，主要包括背景圖片處理和圖片集處理，數(shù)據(jù)處理流程如圖4所示。

圖4 圖像處理流程圖Fig.4 Flow chart of image processing

首先將背景圖片進(jìn)行圖像校正和灰度化處理，通過Canny和Houghman算法繪制背景圖片的距離標(biāo)尺模板，確定圖片中每個(gè)像素所代表的實(shí)際長度；然后依次讀入所有圖片集，先與背景圖片進(jìn)行差分運(yùn)算，再進(jìn)行校正，得到探頭的輪廓圖；之后再對其進(jìn)行膨脹與腐蝕運(yùn)算，利用Canny算法進(jìn)行邊緣檢測，校正邊緣廓線的變形后，確定圖像中探頭位置；利用背景圖片獲得的單位距離標(biāo)尺模板，計(jì)算出每一幀圖片中探頭的運(yùn)動(dòng)距離；每個(gè)質(zhì)量有7組測量結(jié)果，以剔除粗大誤差后的算術(shù)平均值作為最終測量結(jié)果；并選取探頭下落距離在0～1.4m范圍的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)。

2.1.3 誤差分析

影響水箱實(shí)驗(yàn)拍攝效果的主要因素包括攝像機(jī)的拍攝速度和實(shí)驗(yàn)場地的照明視場噪聲，造成圖像中探頭失真的主要因素包括攝像機(jī)鏡頭畸變、水的折射和探頭處于不同高度時(shí)拍攝的邊緣廓線變形等。

(1)拍攝速度

攝像機(jī)的拍攝速度越快，探頭下落過程分割得越精細(xì)，但影像失真越嚴(yán)重；實(shí)驗(yàn)選擇的攝像機(jī)最高拍攝速度為1000fps，實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)此時(shí)拍攝的影像曝光嚴(yán)重不足，分辨率差，像素尺寸只有224×56，不能很好地定位探頭位置，對比后選擇拍攝速度為240fps，影像的像素尺寸為1280×720。

(2)照明視場噪聲

拍攝時(shí)如果周圍有光源，會(huì)產(chǎn)生兩類照明視場噪聲：一類是隨時(shí)間變化的隨機(jī)起伏噪聲，由供電電源波動(dòng)及光源本身發(fā)光的不穩(wěn)定性造成；另一類是隨空間變化的起伏噪聲，主要是因?yàn)檎彰鞴庠床荒苁拐麄€(gè)視場達(dá)到嚴(yán)格的均勻照明，造成探頭表面的亮度不同，在圖像處理時(shí)會(huì)對探頭邊緣檢測產(chǎn)生影響，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)需保證探頭表面光照均勻穩(wěn)定。

(3)攝像機(jī)鏡頭畸變

攝像機(jī)鏡頭產(chǎn)生的畸變包括徑向畸變、偏心畸變和薄棱鏡畸變。因?yàn)樘筋^是垂直下落，左右基本無偏移，其中徑向畸變的影響稍大。

選用帶有均勻刻度的標(biāo)尺放置在水箱玻璃壁面，在無畸變圖像中，標(biāo)尺刻度的坐標(biāo)(xu，yu)應(yīng)當(dāng)是均勻分布的，而實(shí)際拍攝時(shí)的畸變圖像中坐標(biāo)(xd，yd)的分布是不均勻的。

預(yù)先計(jì)算出標(biāo)尺無畸變圖像所對應(yīng)的畸變圖像坐標(biāo)，并以此作為模板儲(chǔ)存。圖像校正時(shí)，直接利用該模板對測量結(jié)果進(jìn)行線性插值修正。

同一次實(shí)驗(yàn)，攝像機(jī)鏡頭的畸變關(guān)系不變；但當(dāng)攝像機(jī)位置和焦距改變時(shí)，需要重新計(jì)算標(biāo)尺模板。

(4)空氣到水的折射

設(shè)某一時(shí)刻，圖像中探頭下落的深度為h1，入射角為α，折射角為β，水的折射率為n1，可以得到修正水的折射后測量深度h'1的計(jì)算公式為：

式中：α=arctan()，β=arcsin()。

(5)邊緣廓線變形

圖5為探頭下落過程中處于較高位置(左)、中間位置(中)和較低位置(右)時(shí)的拍攝效果，因?yàn)榕臄z角度不同，成像后的邊緣輪廓也有較大差異；中間的探頭位于鏡頭高度，輪廓最規(guī)則，基本無變形，而左右兩個(gè)探頭頭部和尾部的邊緣廓線變形嚴(yán)重，輪廓的長度變化也較明顯，導(dǎo)致探頭位置的判定誤差較大，需要對其進(jìn)行圖像匹配。

圖5 探頭處于不同高度時(shí)的拍攝效果對比圖Fig.5 Comparison of effects when the probe is at different heights

圖像匹配常用的有模板匹配、目標(biāo)匹配和動(dòng)態(tài)模式匹配3種方法［9］，本文采用模板匹配方法，其匹配速度較快，且有較高的匹配精度。左右兩個(gè)探頭頭部和尾部變形最嚴(yán)重，中部平直段的長度變形也較大，收縮段的變形最小，而且區(qū)域也較大，如圖5(c)所示，以包含收縮段的矩形區(qū)域作為匹配模板S，像素尺寸A×B=26×30。先將圖像進(jìn)行二值化處理，并提取邊緣廓線，再進(jìn)行匹配，可以顯著提高匹配速度。設(shè)模板在拍攝圖像T中對應(yīng)的位置為(i，j)，采用歸一化相似度方法，模板與該位置相似度R的計(jì)算公式為：

式中：，R(i，j) 的取值范圍為［-1，1］，它取值最大時(shí)的(i，j) ，即為最佳匹配位置。

匹配的過程需要不斷搜索，采用金字塔搜索算法［10］，首先對原始圖像進(jìn)行金字塔分層，得到一組不同分辨率的圖像，金字塔分解層數(shù)不宜過多，一般選擇3～5層，依據(jù)公式為：

式中d=min{A，B}。依據(jù)(4)式的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，將圖像分解為3層結(jié)構(gòu)，分辨率依次為1280×720、640×360和320×180。

首先從分辨率最低的金字塔分層圖像開始搜索，進(jìn)行粗匹配，然后不斷縮小搜索范圍，逐級提高圖像分辨率，進(jìn)行由粗到精的匹配，最后在分辨率最高的圖像中精確定位搜索目標(biāo)，以匹配模板的幾何中心點(diǎn)為探頭下落位置C。

拍攝時(shí)攝像機(jī)的焦距f=4.6mm，水的折射率n1=1.33。探頭質(zhì)量為306.56g時(shí)，在探頭下落過程中取7個(gè)不同時(shí)刻，對各時(shí)刻探頭下落高度進(jìn)行分析，系統(tǒng)誤差修正前探頭在圖像中的縱坐標(biāo)像素?cái)?shù)為y，下落距離為h，系統(tǒng)誤差修正后探頭在圖像中的縱坐標(biāo)像素?cái)?shù)為y'，下落距離為h'，對比情況如表1所示。

表1 水箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差修正前后探頭下落距離比較Table 1 Comparison of falling distances before and after system error modifying of experiment in lab pool

可以看出，探頭下落至攝像機(jī)高度前的系統(tǒng)誤差大于零，并逐漸減?。幌侣渲翑z像機(jī)高度后的系統(tǒng)誤差小于零，并逐漸增大。

2.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)得到探頭的懸浮質(zhì)量M0=304.32g，為提高實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性，設(shè)定第一個(gè)下沉質(zhì)量為M1=M0+2×0.56g，之后依次增加配重物質(zhì)量0.56g。

按照上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并完成圖像處理和誤差修正。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的10個(gè)質(zhì)量探頭中，有6個(gè)質(zhì)量探頭在有效實(shí)驗(yàn)水深內(nèi)達(dá)到勻速，質(zhì)量的變化范圍在3g以內(nèi)。6個(gè)不同質(zhì)量探頭下沉的深度與時(shí)間關(guān)系和深度與速度關(guān)系，分別如圖6和圖7所示。

通過數(shù)據(jù)處理分析，以上6個(gè)不同質(zhì)量的探頭均已達(dá)到勻速狀態(tài)。其極限速度對應(yīng)的阻力系數(shù)采用式(1)計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

圖6 6個(gè)不同質(zhì)量探頭的下落曲線Fig.6 Sink curves of 6 weight probes

圖7 6個(gè)不同質(zhì)量探頭的下落深度與速度曲線Fig.7 Sink deep and velocity curves of 6 weight probes

表2 水箱實(shí)驗(yàn)的極限速度和阻力系數(shù)Table 2 Limit velocity and Cd in lab pool

2.2 水庫環(huán)境

2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)在船上進(jìn)行，自行研制的實(shí)驗(yàn)裝置主要包括托盤浮體、光電開關(guān)、控制計(jì)時(shí)器、釋放線和探頭模型1枚。托盤浮體漂浮于水面，其上帶有支架、滑輪及光電開關(guān)，底面裝載電磁鐵，用于吸附探頭。如圖8所示。

圖8 水庫實(shí)驗(yàn)方法示意圖Fig.8 Schematic diagram of experimental method in lake

實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量選擇在水庫等水質(zhì)較好且無較大水流的水域，在水面風(fēng)速較小時(shí)進(jìn)行，以減小環(huán)境對測量結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)開始前，首先預(yù)設(shè)釋放線的長度，確定相應(yīng)的下沉深度，將探頭吸附在托盤底部的電磁鐵上，此時(shí)大部分釋放線自由漂浮在水面，托盤上方的小段釋放線為松弛狀態(tài)，光電開關(guān)右側(cè)2cm處的釋放線上固定一張遮擋片；按下開始鍵，電磁鐵斷電，探頭開始釋放；當(dāng)探頭下沉到指定深度時(shí)，釋放線拉直，帶動(dòng)遮擋片觸發(fā)光電開關(guān)，此時(shí)計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，記錄一組下沉深度和時(shí)間數(shù)據(jù)，回收探頭；更改下沉深度，計(jì)時(shí)器清零，繼續(xù)進(jìn)行測量。

控制計(jì)時(shí)器采用STC89C52RC型單片機(jī)開發(fā)板進(jìn)行設(shè)計(jì)，并編寫控制計(jì)時(shí)程序，包括開始、停止和清零共3個(gè)控制按鍵，程序主要包括：初始化程序、定時(shí)器中斷程序、測鍵號及判鍵號程序等，計(jì)時(shí)精度為1ms。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)探頭質(zhì)量為M，每個(gè)深度測量10次，采用t檢驗(yàn)準(zhǔn)則判別粗大誤差，算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，以消除隨機(jī)誤差；系統(tǒng)誤差主要來源于裝置與釋放線的摩擦力和水面風(fēng)的影響。

(1)摩擦力的確定

所有釋放線均經(jīng)過托盤支架和滑輪釋放時(shí)的摩擦較大，且隨釋放線長度變化。選擇將大部分釋放線漂浮于水中，經(jīng)過托盤支架和滑輪的釋放線長度固定，此時(shí)釋放線與裝置間的摩擦力為常數(shù)，設(shè)為δ，則修正摩擦力后的極限速度V'T為：

δ可以利用空氣中的探頭釋放實(shí)驗(yàn)確定，將探頭質(zhì)量調(diào)整為水庫實(shí)驗(yàn)質(zhì)量與漂浮質(zhì)量的差值M'=M-M0，選擇10個(gè)不同的釋放線長度h進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到對應(yīng)的下落時(shí)間t，根據(jù)物體在空氣中的自由落體運(yùn)動(dòng)方程，得到：

每個(gè)長度重復(fù)測量10次，剔除粗大誤差后，以算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，確定釋放線與裝置的摩擦力δ=0.4289N，裝置的計(jì)時(shí)誤差范圍為±2ms。

(2)水面風(fēng)的修正

水面風(fēng)對測量結(jié)果的影響較大，因托盤較輕，近似認(rèn)為其漂移速度與風(fēng)速v'相同。更改坐標(biāo)系，將坐標(biāo)原點(diǎn)定為電磁鐵底面圓點(diǎn)，此時(shí)探頭運(yùn)動(dòng)包括垂直方向的自由下沉過程和水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)(大小與風(fēng)速v'相同，方向相反)，修正測量值h后，得到探頭的實(shí)際下落深度h'的計(jì)算公式為：

修正后的極限速度V″T為：

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇南京地區(qū)黃龍埝水庫，水質(zhì)良好且水流較小，實(shí)驗(yàn)區(qū)域水深大于10m，實(shí)驗(yàn)時(shí)風(fēng)速為0.5m/s，水溫5.9℃，實(shí)驗(yàn)探頭重480g，共測量了0～6m間的6個(gè)深度，采用上述方法修正后的極限速度V″T為1.923m/s，驗(yàn)證了探頭設(shè)計(jì)的有效性。誤差修正前后的結(jié)果對比，如表3所示。

表3 水庫測量結(jié)果與修正結(jié)果對比Table 3 Comparison of measurement and modifying results in lake

3 結(jié)束語

完成NMOHEMS探頭模型的制作，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)室水箱和水庫兩個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得出主要結(jié)論如下：

(1)實(shí)驗(yàn)室水箱中探頭的質(zhì)量調(diào)整精確度較高，質(zhì)量增量為0.56g；采用高速攝像記錄下落過程，數(shù)字圖像處理方法完成數(shù)據(jù)處理，并對結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的誤差分析和修正，可以作為提高CFD數(shù)值仿真方法準(zhǔn)確性的依據(jù)；誤差分析和修正方法對利用高速攝像技術(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)具有一定的借鑒意義；

(2)水庫實(shí)驗(yàn)采用自行研制的實(shí)驗(yàn)裝置，操作方便且計(jì)時(shí)誤差較小，因?qū)嶋H測量時(shí)影響因素較多，尤其是水面風(fēng)的影響較大，需要對測量結(jié)果進(jìn)行修正，修正后的結(jié)果可以作為檢驗(yàn)探頭設(shè)計(jì)有效性的依據(jù)；水庫實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與誤差修正方法，可為類似野外環(huán)境的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法提供參考。

此外，實(shí)驗(yàn)環(huán)境對實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大影響，但有時(shí)也可以利用特定的自然環(huán)境來改善實(shí)驗(yàn)效果。比如針對水庫實(shí)驗(yàn)，若在冬季水面結(jié)冰時(shí)進(jìn)行，則可以消除水面風(fēng)的影響，顯著地改善測量結(jié)果。

探頭在海上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，影響因素更多，困難更大，實(shí)驗(yàn)裝置和方法還需要進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。

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