① 目前常用的測定海洋環境,海水的物理性質和化學性質的儀器設備有哪些
1、海洋污染源形
①.陸源污染
海洋污染物總量85%自於陸源污染物,其主要化需氧物質、、我海洋環境污染
氨氮、油類物質磷酸鹽四類,合計占總量95%,硫化物、鋅、砷、鉛、鉻、揮發酚、氰化物、銅、鎘、汞等陸源污染物主要自於工業三廢、城鎮垃圾、農業養殖使用化肥、農葯禽畜糞便等,陸污染源四類:工業污染源、污染源、農業污染源陸養殖污染源
②.合理海洋發海洋工程興建
我曾20世紀50代80代別掀起圍海造田發展養蝦業兩規模圍海建設熱潮,使沿海自灘塗濕總面積縮減約半其灘塗濕自景觀遭嚴重破壞,重要經濟魚、蝦、蟹、貝類息繁衍場所消失,許珍稀瀕危野植物絕跡,且降低灘塗濕調節氣候、儲水洪、抵禦風暴潮及護岸保田等能力據完全統計,我沿海區累計已喪失濱海灘塗濕面積約119萬公頃,另城鄉工礦佔用濕約100萬公頃,兩項相於沿海濕總面積50%沿海灘塗破壞面積仍呈逐升趨勢海岸工程破壞自灘塗,我沿岸於10平公海灣160許海灣已建、型港口,型海灣普遍漁港,城市毗鄰海灣,由於填海建港、填海造,岸線縮短、灣體縮、工海岸比例增高、淺灘消失,海岸自程度降低再加海水養殖業盲目發展,養殖自身污染較普遍,海灣潮間帶水域魚、蝦、蟹、貝、藻普遍衰退合理海洋發海洋工程興建四類:海水養殖、圍海造、海岸工程、深海發
③.海洋石油勘探發污染
海洋石油勘探發造海洋污染主要產於兩面:作業污染,即海洋油田勘探產程造污染;二突發性污染,即海域油井意外泄漏
④.傾倒廢物污染
⑤.船舶排放污染
⑥.海事故污染
期.濕破壞
2、海洋污染深層原
①.口資源海洋壓力
類社發展,民水平幅度提高,口急劇增加,使資源供求量相應增加陸資源稀缺性,使類海洋獲取資源解決口、環境資源三問題,主要依靠海洋
②.社公眾海洋環保意識淡薄
社公眾海洋環境保護意識極其薄弱用垃圾填海、農業用葯合理處置等使許魚類、貝類產卵場、棲息破壞由於社公眾海洋環保意識淡薄,使海洋遭嚴重損害
③.社經濟發展影響
隨著我市場經濟建設斷推進,海洋經濟發展,海洋環境污染隨著沿海經濟增升,海洋環境產極負面影響
④.現代海洋科技應用
海洋污染除由於量工業三廢、垃圾、農葯、石油等所導致外,海洋放射性污染海洋放射性污染通物體富集或食物鏈富集輻射整海洋環境,危害類或其物現代高技術發展應用已經深入現代海戰武器(激光炮、電磁炮、微波武器等)外,目前些家建立海底核基,其海底核實驗直接或間接我海洋環境產危害相嚴重
⑤.海洋監察手段落執行力足
家海洋局每承擔規海洋環境監測,及兩污染基線調查、陸源污染及重點排污調查、幾海灣海洋環境容量與總量控制調查,近岸海域污染物排放總量進行控制目前,海洋環境容量污染源應關系仍清楚,能針性控制污染物質排放,限度減少污染另外,監測空間間覆蓋范圍面體現執行力足問題,海洋環保實施18,累計達6000,300萬平公海域,海洋部門兩才船舶,4才派架飛機,且飛行足5,其發現某船違章排污概率相
⑥.涉海行政部門協調夠
根據現行規,海洋環境保護管理工作由家海洋局、家環保總局、交通部、農業部、海事等部門及沿海民政府組織實施各部門根據工同類型污染源實施監督治理盡管律明確規定涉海各部門職權范圍,各部門職能交叉、機構重復設置問題依存且海洋部門岸,環保部門海,機構間部門間缺少協作環保、海洋、海事、漁政、軍隊環保部門共同參與海洋污染治理,互相扯皮現象隨產,影響海洋環境污染治理效
二、我海洋環境污染治理實施策
1、建立健全海洋律體系與管理體制
自1978,我先制定《華民共領海及毗連區》、《華民共專屬經濟區陸架》、《華民共海洋環境保護》、《華民共漁業》等系列海洋涉海規,務院及家關部門制定系列行政規部門規章隨著我海洋發利用斷發展,必現些原律規未曾涉及問題,需要我制工作者管理者根據實際情況及台相關律規,始終使我海洋環境保護工作依,章循規行依據,組織落實執行規保證根據現行規,海洋環境保護管理工作由家海洋局、家環保總局、交通部、農業部、海軍等5部門及沿海民政府組織實施各部門根據工同類型污染源實施監督管理各部門間工表面看獨立,實際卻存著定程度交叉重疊執部門應加強自身建設同,加強部門間橫向聯系,做協防、協查、協管,努力制工作落實處,始終做執必嚴,保證實現必依,違必究
2、斷提高海洋環境監測水平
高新技術發海洋環境探測新儀器面應用主要反映兩面,即水探測技術衛星遙遙測技術聲普勒海流剖面儀(ADCP)現水探測技術新發展探測式船載式、拖曳式、坐底式、自容式、直讀式等種形式,自化程度高,測量垂直剖面海流布,現代海洋環境探測廣泛應用衛星遙獲海洋表層溫度、水色、海平面、波浪、海流等相關信息,廣泛應用於海洋環境監測科研究應用衛星定位技術進
步發展現場觀測技術系統外,其新技術應用,推進海現場探測技術發展運用現代化監測手段技術,海洋環境進行監管,及發現違規行,保護海洋環境,監測赤潮等非重要
3、實現海洋產業結構高級化
優化海洋產業結構包括兩面:優化海洋產業結構同海洋產業結構海洋資源依賴程度環境影響程度同海洋第產業、第二產業第三產業海洋資源依賴程度環境影響程度逐漸減弱我海洋產業結構直海洋第產業主,今應提高第二、三產業比重,實現海洋資源環境持續利用程,使我海洋產業結構斷優化升級二優化沿海區產業結構沿海區所產三廢絕部通直接入海,河水表徑流、酸雨等形式流入近海,影響著近岸海域環境,近岸海域環境狀況沿海區經濟結構,特別產業結構變化著高度相關性三廢排放般情況看,工業廢水、廢氣佔全部污染物50%左右,所第二產業環境壓力沿海區我目前工業化程度較高區,第二產業三產業所佔比重,種產業結構嚴重影響著近岸海域環境,應進步加調整,使斷優化升級
4、推海洋環保技術產業化進程
海洋環保技術指防止或減少海洋環境污染,保證海洋態平衡各項技術包括海洋環境監測預警信息技術,檢測設備、資料浮標、值守站、衛星遙等;污染物控制技術,廢棄物處理技術、溢油事故處理技術、傾廢技術等;環境害化技術或清潔產技術,資源綜合利用技術、預防污染目標少廢或廢工藝技術產品技術;海洋態恢復整治技術等等海洋環保產業,海洋環保技術基礎發展起類經濟產業,包括海洋監測預警信息服務業、海洋環保設備製造業、污水處理廠、垃圾處理廠、海傾廢場等海洋污染物處理企業及預防海洋環境污染進行資源再利用等產業部門單位我海洋環境治理程,積極運用環保技術,培育相關產業能獲事半功倍效
5、加強海洋污染治理試驗區、環境保護區建設與管理
建立污染治理試驗區目於加強重點污染海區整治與管理,並今
污染治理定示範作用由於海洋污染復合性強,累積效應,且同海域自凈能力同,,必須考慮何少資金投入獲污染治理效海洋污染治理試驗區我目前缺乏環保資金投入前提,抓住主要污染物質、主要污染海域、主要污染源等幾主要環節,充利用海洋自凈能力,我海洋治理進行嘗試,前治理海洋污染關鍵環節選擇或幾態環境遭受破壞、環境污染較輕塊海域進行試點,建立試驗區管理機構,設立環境監測系統,制定海域償使用制度,研發污染物轉移與防治技術,並逐漸加推廣於重點污染海域整治與管理,則應與政府配合,建立政府負責制,並且納入經濟規劃經濟發展基礎,實行誰發,誰保護、誰污染,誰補償,制定系列排污收費制度家資助,階段、計劃整治污染海域加強海洋污染治理試驗區同,要加強現自保護區管理
6、堅持陸海並重、防治並舉海洋環保針
海洋污染表現海,其源於陸海,其主要陸,改善海洋環境質量,必須堅持陸海並重第,要效實行排海污染物濃度控制總量控制雙重控制制度第二,要積極推行綠色態模式,合理發展農業養殖業第三,市政部門要做節約用水處理污水工作第四,加強區間污染處理協調工作第五,抓海污染控制,保護近海態環境
7、保證海洋環境保護與污染治理資金投入
由於投資見效慢,各面關系難協調,且沒短期經濟效益,所海洋態環境保護建設,必須由家政府承擔資金投入主體,同要加強引導,積極利用際資金民間資金
8、營造海洋環境保護社氛圍
目前,我海洋發總體水平仍高,海洋環境污染益嚴重,赤潮等海洋災害造損失逐增加,,要提高全民海洋環境保護意識,充認識治理海洋污染,保護海洋態環境重要性緊迫性
建議自己下去查查資料
這樣的提問沒有意義
② 用什麼儀器看以看清水裡的東西
用時下攝像機,或遙控窺視鏡,都可以,但是現在的水環境情況,用什麼先進的儀器,能看出去幾十厘米就算是不錯了。真心再幫你期待採納。
③ 有哪些種類的海洋觀測儀器
逯玉佩觀察和測量海洋現象的基本工具.通常指采樣、測量、 觀察、 分析和數據處理等設備.海洋觀測儀器主要是為了滿足海洋學研究的需要而設計的,有些國家以海洋學儀器命名,中國習慣上稱為海洋儀器.
發展概況 早在15世紀中葉,便有人研製測量海水深度的儀器但是比較簡便而又可靠的測溫工具,是1874年研製出的.隨後又設計出埃克曼海流計.20世紀初研製出了.1938年研製出機械式,從而可以快速觀測水溫隨深度的變化.直到20世紀50年代以前,海洋觀測主要使用機械式儀器,回聲測深儀是唯一的電子式測量裝置.60年代以後,海洋觀測儀器在設計上大量採用新技術,逐步實現了電子化.海洋觀測儀器的電子化,是從單項測量儀器開始的,以後又發展多要素的綜合儀器,例如.今後,海洋觀測儀器將不斷改進結構,降低功耗,增加可靠性,除感測器多樣化外,信號形式和儀器終端將日趨通用化,並進一步向智能化發展.
海洋觀測儀器的種類 海洋觀測儀器可以按照結構原理分為聲學式儀器、光學式儀器、電子式儀器、機械式儀器,以及遙測遙感儀器等.還可以根據運載工具不同,劃分成船用儀器、潛水器儀器、浮標儀器、岸站儀器和飛機、衛星儀器.其中船用海洋觀測儀器品種最多,按其操作方式又可分為投棄式、自返式、懸掛式、拖曳式等.投棄式儀器使用時將其感測器部分投入海中,觀測的數據通過導線或無線電波傳遞到船上,感測器用後不再回收.自返式儀器觀測時沉入海中,完成測量或采樣任務後卸掉壓載物,借自身浮力返回海面.懸掛式儀器利用船上的絞車吊桿從船舷旁送入海中,在船隻錨碇或漂流的情況下進行觀測.拖曳式儀器工作時從船尾放入海中,拖曳在船後進行走航觀測.
海洋觀測儀器對使用者來說,通常按所測要素分類.例如測溫儀器、測鹽儀器、測波儀器、測流儀器、營養鹽儀器、重力和磁力儀器、底質探測儀器、浮游生物與底棲生物儀器等等.將它們歸納起來可以劃分成 4大類,即海洋物理性質觀測儀器、海洋化學性質觀測儀器、海洋生物觀測儀器、海洋地質及地球物理觀測儀器.
海洋物理性質觀測儀器 用於觀測海洋中的聲、光、溫度、密度、動力等現象.因為海水密度不便直接測定,通常用溫度、鹽度和壓力值計算得到,所以鹽度取代密度成為一個必測參數.觀測海水溫度、鹽度和壓力的儀器,20世紀60年代以前只能用顛倒溫度表、、滴定管和機械式深溫計(BT),現在則用電子式鹽溫深測量儀(STD或CTD)等船隻走航測溫常用投棄式深溫計(XBT).空中遙感觀測海水溫度則用紅外輻射溫度計
.岸邊潮汐觀測使用浮子式,外海測潮採用壓力式自容儀,大洋潮波的觀測依靠衛星上的雷達測高儀.海浪觀測儀器的品種比較繁雜,有各種形式的測波桿、壓力式、光學原理的測波儀、超聲波式測波儀.近年用得較多的是加速度計式測波儀.海流觀測相當困難,或用儀器定點測量,或用漂流物跟蹤觀測.定點測流是海洋觀測中常用的辦法,所用儀器有轉子式海流計、電磁式海流計、聲學海流計等,其中最流行的是轉子式儀器(見).海洋聲參數儀器主要有,用以觀測聲波在海水裡的傳播速度.海洋光參數儀器有透明度計和照度計,用以觀測海水對光線的吸收和海洋自然光場的強度.
海洋化學性質觀測儀器 海洋觀測中所用的化學儀器,主要用來測定海水中各種溶解物的含量.60年代以前,除少數幾項可在船上用滴定管和目力比色裝置完成外,大部分項目要保存樣品帶回陸上實驗室分析.60年代以後,調查船上逐漸採用船用、船用pH計、溶解氧測定儀,以及船用分光光度計和船用熒光計.近年來船用單項化學分析儀器與自動控制裝置相結合,形成船用多要素的自動測定儀器.這種綜合儀器還可配備電子計算機
,提高其自動化程度.船用化學分析儀器的工作原理大致分兩類:一類用感測器(主要為電極)直接測定化學參數;一類通過樣品顯色進行光電比色測定.目前,海水中的各種營養鹽靠比色儀器測定,pH值、溶解氧、氧化-還原電位等利用電極式儀器測定.
海洋生物觀測儀器 海洋生物種類繁多,從微生物、浮游生物、底棲生物到游泳生物,相應有不同的觀測儀器.海水中的微生物需采樣後進行研究,采樣工具有復背式采水器和無菌采水袋.浮游生物采樣器主要有浮游生物網和浮游生物連續採集器.底棲生物采樣使用海底拖網、采泥器和取樣管.游泳生物采樣依靠魚網,觀察魚群使用魚探儀(見).海洋初級生產力的觀測,除利用化學儀器測營養鹽,利用光學儀器測定光場強度之外,還用熒光計測定海水中的葉綠素含量.為了觀察海洋生物在海中的自然狀態,需要利用水中攝象,有時還得使用.可使人們在海底停留較長時間,是觀察海洋生物活動情況的良好設備.
海洋地質及地球物理觀測儀器 底質取樣設備是最早發展的海洋地質儀器,分表層取樣設備與柱狀取樣設備兩類.表層取樣設備又稱采泥器,有重力式采泥器、彈簧式采泥器和箱式采泥器,其中箱式采泥器能保持沉積物原樣.底質柱狀采樣工具有重力取樣管、振動活塞取樣管、重力活塞取樣管和水下淺鑽,有一種靠玻璃浮子裝置使柱狀樣品上浮的重力取樣管稱為自返式取樣管.結合底質取樣,還可進行海底照相.回聲測深儀是觀測水深、地貌和地層結構最常用的儀器.又稱地貌儀,安裝在船殼上或拖曳體上,可以觀測海底地貌.利用聲波在海底沉積物中的傳播和反射測出地層結構.海洋地球物理儀器有重力儀(見)、磁力儀(見)和地熱計等.
④ 潛望鏡是什麼
潛望鏡
是指從海面下伸出海面或從低窪坑道伸出地面,用以窺探海面或地面上活動的裝置。其構造與普通地上望遠鏡相同,唯另加兩個反射鏡使物光經兩次反射而折向眼中。潛望鏡常用於潛水艇,坑道和坦克內用以觀察敵情。
目錄
軍用潛望鏡概述
作用
缺陷
新興技術
製作潛望鏡准備工作
製作過程
發明疑團
歷史相似發明
製作方法
潛望鏡的工作原理潛望鏡成像系統
光電桅桿系統
通氣管攝像機監視系統
虛擬潛望鏡系統
光電浮標系統
無人機系統
軍用潛望鏡 概述
作用
缺陷
新興技術
製作潛望鏡 准備工作
製作過程
發明疑團
歷史相似發明
製作方法
潛望鏡的工作原理 潛望鏡成像系統
光電桅桿系統
通氣管攝像機監視系統
虛擬潛望鏡系統
光電浮標系統
無人機系統
展開 潛望鏡內的光路圖
編輯本段軍用潛望鏡
概述
潛望鏡是指從海面下伸出海面或從低窪坑道伸出地面,用以窺探海面或地面上活動的裝置。其構造與普通地上望遠鏡相同,唯另加兩個反射鏡使物光經兩次反射而折向眼中。潛望鏡常用於潛水艇,坑道和坦克內用以觀察敵情。
作用
處於水下航行狀態的潛艇觀察海平面和空中情況的唯一手段便是藉助潛望鏡。而多數潛艇均安裝有兩部潛望鏡――一部攻擊潛望鏡和一部觀察潛望鏡。前者用於發現和瞄準水面目標,而後者主要用於觀察海空情況和導航觀測。潛艇在浮出水面前,艇長都必須指揮潛艇在潛望鏡深度先用潛望鏡對海平面作一次360度的觀察,以求盡早發現可能出現的敵情。只有在確認沒有任何威脅的情況下潛艇才會浮出水面。
缺陷
潛望鏡的主要部件是一根長鋼管桅桿,可升至指揮塔外5米高的位置,兩端都安裝有棱鏡和透鏡並可將潛望鏡的視野放大至1X到6X。潛望鏡的使用有兩個很明顯的問題。最主要的就是震動問題。當潛望鏡完全升起時,細長的潛望鏡桅桿會影響潛艇的正常航行,造成橫向的不穩定。當潛艇航速超過6節時,潛望鏡桅桿會帶來巨大的震動而造成完全無法使用的情況。後來潛艇上安裝了附加的桅桿支架,潛望鏡頂端的形狀也重新設計改進以減少水波阻力。盡管未能完全消除震動,但畢竟有了很大改善。另外一個重要問題是潛望鏡鏡片產生的霧氣。由於潛艇內部空氣潮濕,潛望鏡的鏡片多會產生霧氣,所以潛望鏡在設計製造時就必須盡量做到防水和密封。而潛艇在遭受深彈攻擊時很容易使潛望鏡的密封結構受損,從而導致霧氣的產生。 觀察潛望鏡有一個可配合潛望鏡升降桿運動的座位和踏板,主要用於潛艇上浮之前的海空觀察和航向確認。而攻擊潛望鏡沒有,主要用於敵情觀察、目標測距和攻擊方位角度計算。同時,觀察望遠鏡在夜間觀測能力上也更勝一籌。
新興技術
但是,像AN/APS-116反潛搜索雷達是專為在高海情下探測暴露時間短促的潛望鏡類目標而設計的,因此,升起潛望鏡就意味著暴露目標。
編輯本段製作潛望鏡
准備工作
做潛望鏡只需要兩面一樣大的小方鏡和一塊硬紙板。假如你的小鏡子長十厘米,寬七厘米,這樣,你就應該准備一張寬4×7=28厘米的硬紙板。紙板的長度可以根據條件自己決定。紙板長一些,潛望鏡就可以做得高一些。
製作過程
在紙板上劃出三條平行線,象圖中所表示的一樣,每條線之間的距離都是七厘米。把塗黑的部分剪去。用刀子沿著虛線劃一個痕跡(注意不要劃透)。然後,利用桌邊折一下,這樣就做成一個長方形的盒子,用牛皮紙把它粘好。 用白膠布把小鏡子象下圖中那樣粘好(要使小鏡子和長紙盒之間的交角等於45°)。兩面小鏡子平行對好。這樣,一個潛望鏡就做成了。 如果你手中的小鏡子不足十厘米長,你可以根據勾股定理來算一算紙盒的尺寸,條件是保證鏡面和紙盒之間的夾角為45°。 用潛望鏡來觀看窗外的景物是很有趣的,也可以用它來捉迷藏。當然,人們製造潛望鏡主要是為科學研究和國防服務的。科學家利用潛望鏡在地下室中觀察火箭的發射;在進行原子物理實驗的時候,科研工作者利用潛望鏡隔著厚厚的保護牆,就能觀察到那些有放射性的危險實驗。潛水艇在水下航行的時候,也必須利用潛望鏡觀察海面的情況。
發明疑團
潛望鏡是誰發明的,現在已經無法查考了。世界上最早記載潛望鏡原理的古書,是公元前二世紀我國的《淮南萬畢術》。書中記載了這樣的一段話:「取大鏡高懸,置水盤於其下,則見四鄰矣。」
歷史相似發明
古代,在我國一些深山古廟的屋檐下,常常傾斜地掛著一面青銅大鏡,如果在廟門以內的地上放一盆水,對正鏡子,這就做成了一個最簡單的潛望鏡,在水中就會映出廟門外的羊腸小道及過往行人。 1.先說製作倒立的潛望鏡,倒立的潛望鏡的總體造型時一個怎麼說呢......"匡"這個字,去掉裡面的王字.就是這樣的.在上下兩個拐角處,放兩個成45度的鏡子。你可以畫出草圖看看,假設有一條光線射入到上面拐角的鏡子上部時,其反射光線會在下面的鏡子的下部反射,這樣就倒立了. 2.正立的潛望鏡的形狀是"Z"字形,把連接上面與下面的線 變成垂直的.或者說形狀是"工"形,把上面的橫線的右半邊去掉.下面的橫線的左半邊去掉.在兩個拐角處同樣設置兩個鏡子,這個成的像就是正立的了. 倒立的潛望鏡的兩個鏡子的夾角是90度,而正立的潛望鏡的兩個鏡子是相互平行的.
編輯本段製作方法
買兩塊小鏡子。用硬紙片做兩個直角彎頭圓筒,直徑比小鏡子稍大。在紙筒的兩直角處各開一個45°的斜口,將兩面小鏡子鏡面相對插入斜口內(如圖10.10-3所示),用紙條粘好,把兩個直角圓筒套在一起,即成一個簡單的潛望鏡。 握住底筒不動,轉動上筒,從底筒可以看到遠處景物。
編輯本段潛望鏡的工作原理
按目前的技術水平,潛艇綜合成像系統基本上由八大類成像系統構成。下面就依照艇上和艇外成像系統的順序,分別描述八種成像系統的技術現狀和特點。
潛望鏡成像系統
現代潛艇潛望鏡是在20世紀初發明的。1906年德國海軍建成第一艘潛艇時,已使用了相當完善的光學潛望鏡,由物鏡、轉像系統和目鏡等組成。當時潛望鏡的潛望力在5~7米,觀察距離很近、視場狹窄、圖像質量也很差,而且夜間無法使用。傳統潛望鏡的主要功能包括觀察水面的艦船、對空觀察飛機、估算被攻擊目標的距離、將其方位和距離提供給火控系統、在潛沒狀態下實施地標導航或天文導航等。 現代的潛望鏡製造商應用微光夜視、紅外熱成像、激光測距、計算機、自動控制、隱身等光電技術的最新成果,開發出新一代光電潛望鏡。以2003年德國研製的最新一款SERO 400型潛望鏡為例。主要技術性能包括:俯仰范圍-15度~+60度,1.5倍、6倍和12倍三種放大倍率,高精度的瞄準線雙軸穩定,潛望鏡入瞳直徑>21毫米,潛望力約12米。它能配置多種攝像機和感測器,如數碼攝像機、微光電視攝像機、彩色電視攝像機、熱像儀、人眼安全型激光測距儀等,供潛艇指揮員根據實戰需要選用;還能把視頻信號實時提供給作戰系統監視器,實現同步觀察。潛望鏡系統的串列介面可供不同的作戰系統控制台實現遙控操作。該潛望鏡系統在晝光和夜間條件下部有相當好的觀察效果,能有效監視海面和海空、收集導航數據、搜索和識別各種海上目標,觀察到的圖像可以錄像供回放。 美國海軍最近開發的全景潛望鏡也值得關注。它是早期全景潛望鏡技術在現代技術條件下的重新應用,技術的前景還在驗證中。此外,國外對潛望鏡的模塊化設計相當重視而且已廣泛採用。無需改動潛望鏡的基本結構和功能,就可以方便地根據需要替換陳舊的感測器,提升潛望鏡的性能。 現代光電潛望鏡技術已經相當成熟,不可能再有很大提高。傳統的穿透式潛望鏡的固有弊端已十分明顯:最主要的缺陷是潛望鏡必須穿透潛艇殼體,鏡管直徑越大對潛艇耐壓性的影響就越大;其二,潛望鏡目鏡頭的轉動直徑一般為0 6米,在原本有限的艇內占據較太空間,對潛艇指揮艙的布置十分不利,其三,潛望鏡只適合一人操作觀察,無法實現多人同時觀察,不利於作戰信息資源的共享。盡管存在上進缺陷,但光電潛望鏡在現在和將來依然是各國海軍潛艇最普遍使用的成像觀察裝置。
光電桅桿系統
1976年,美國科爾摩根公司正式提出最初的光電桅桿原理供海軍評審。80年代,非穿透光電桅桿的開發計劃正式啟動。如今,光電桅桿已從概念、原理樣機發展成為工程型號。美、英、法三國海軍在新型核動力潛艇上淘汰了傳統的穿透武潛望鏡,都將配備光電桅桿。選標志著潛艇光電桅桿技術已經達到相當成熟和可靠的水平。光電桅桿和常規潛望鏡的最大差別在於,光電桅桿是「非穿透桅桿」。它由光電桅桿觀察頭、非穿透桅桿和艇內操控台三部分組成。美國「弗吉尼亞」級潛艇上的光電桅桿系統是AN/BVS-1成像系統,它除了現有潛望鏡系統的功能外,還能提供電子情報收集、監視和目標打擊等功能。 光電桅桿與傳統的穿透式潛望鏡相比有諸多優點:如光電桅桿不穿透耐壓艇殼,直接布置在指揮艙的合適位置,不但提高了潛艇耐壓強度,也方便了指揮艙的布置;光電桅桿的觀察頭部裝有多種光電探測感測器、電子戰和通訊天線等裝置;艇外情況可通過電視和紅外攝像機攝取,然後傳輸到艇內,顯示在操控台監視器及大屏幕上。光電桅桿正在逐步取代穿透式潛望鏡,成為潛艇作戰信息系統的重要組成部分。 但由於技術復雜、價格昂貴等原因,目前只有少數潛艇使用了一根光電桅桿,例如俄羅斯「德爾塔Ⅲ」和「德爾塔Ⅳ」級導彈核潛艇裝備有一根「磚雨」光電桅桿。只有美國「弗吉尼亞」級攻擊核潛艇使用了兩根光電桅桿。雖然英國「機敏」級和法國「勝利」級攻擊核潛艇也裝備有兩根光電桅桿,但它們尚未下水,服役仍需時日。目前較為普遍的是一根光電桅桿和一根潛望鏡配合使用,如美、英、德、法、俄、日、埃及等國的部分潛
通氣管攝像機監視系統
潛艇通氣管技術是德國在二次世界大戰時發明的。60年代開始研究在通氣管狀態下如何使用潛望觀察裝置,使通氣管能夠一管多用。當時的首選方案是在通氣管上加裝潛望鏡,如德國蔡司公司NavS潛望鏡就可以加裝在潛艇通氣管上。近幾年對潛艇通氣管上加裝觀察通訊裝置更為關注。在德國IKL公司2004年9月申請的美國專利「潛艇的通氣管裝置」中,詳細敘述了如何在通氣管上配置潛望鏡、雷達及通訊天線,主要涉及電子成像技術和雷達預警技術。通氣管攝像機監視系統把潛艇光電桅桿技術應用到了通氣管裝置上,使潛艇在通氣管狀態下工作的同時,又能保持警戒觀察、通訊和雷達預警,提高了潛艇的隱蔽性。從技術層面看,如果已經掌握了光電桅桿技術,那麼在通氣管上實現它的技術難度不會很大。該技術已引起了潛艇界人士的重視。 圍殼及殼體部分的攝像機電視系統 這是電視攝像機系統在潛艇上的特殊應用。主要用於對己艇的外部環境和各種發射狀況進行檢查和監視,也可為潛艇在冰層下活動提供光學導航。電視攝像機系統在潛艇殼體上的應用至少有30年的歷史,具體應用多見於英國,俄羅斯及北歐等國海軍潛艇。英國潛艇圍殼上配置的水下電視攝像機系統,是專為潛艇在冰層或水下活動的需要而研製的。它可以提供安全的水下導航,是潛艇上浮時的重要輔助裝置。一般就導航系統而言。在潛艇圍殼上應配置兩台水下電視攝像機,一台置於向上觀察的位置,另一台置於前視位置並與水平方向成40度角。這種布置方式十分有利於潛艇在上浮或前進機動時獲得最好質量的圖像。英國酉姆拉德公司的OE-0285型攝像機已裝備英國的潛艇。它是一種增強的硅靶攝像機,它能在有雲的星光條件下依靠微弱光線觀察各種目標。當潛艇在北冰洋地區活動時,OE-0285攝像機是潛艇通過冰層上浮時的重要輔助設備。
虛擬潛望鏡系統
這是美國海軍正在研究的潛艇水下攝像機系統。雖然稱之為「虛擬」潛望鏡,但與計算機技術領域的「虛擬現實」截然不同,也不同於圍殼上的攝像機系統。虛擬潛望鏡就是一種完全從水下潛沒的潛艇平台上透過水面進行觀察的光學感測器,包括潛艇水下攝像機、處理器和圖像顯示器。所謂「虛擬」,是指圖像顯示器能把攝像機看到的海面上部半球形視場內的不完整圖像重現為一幅完整的圖像。虛擬潛望鏡與潛艇感測器系統構成一體,可減少潛艇指揮員使用常規潛望鏡的次數,提高潛艇的隱身性。 虛擬潛望鏡技術還可以在最大程度上減少潛艇與水面艦船碰撞的概率。潛艇上浮到潛望深度前,必須確認上浮區內沒有行駛的船舶。從潛望深度到水下約150英尺(46米)的「過渡區」,是潛艇水下活動的不安全區。在這個尷尬的區域內,潛艇因為所處位置「太深」而看不見上方是否有正在航行的艦船,又因為距離航行艦船下方「太淺」而不能安全地通過。但是,這個過渡區可能包含了最佳水聲搜索深度,也是最好的規避深度,是潛艇在淺水區安全活動的最理想深度區域。如果潛艇喪失了這個過渡區,其活動能力就會大打折扣。如果潛艇採用虛擬潛望鏡技術觀察周圍情況,就能在這個過渡區內安全地活動了。 虛擬潛望鏡的光學原理與普通潛望鏡不同。普通潛望鏡是在海上某個位置接收光線;虛擬潛望鏡則是利用水下的一個或幾個向上觀察的攝像機,接收來自空間並穿透海面的光線。虛擬潛望鏡項目運用對微弱折射光重構的成像技術,開發一個能探測水面目標的水下攝像機系統(包括軟體系統)。虛擬潛望鏡不只是一項特殊的成像技術,而且完全適合於潛艇特種作戰部隊的應用。該技術正處於實驗階段。
光電浮標系統
美國早在80年代初已申請了光電浮標技術的專利。90年代,美國馬薩諸塞州波卡塞特的船舶成像系統公司開始了潛艇用光電浮標的設計與研究。該公司與美國防先期研究計劃局簽訂了100萬美元的研究合同,設計並製造從潛艇發射的攝像機浮標系統(BCD)。BCD使用CCD感測器,並通過光纖和電纜與潛艇保持連接。CCD感測器由潛艇控制其穩定和監視方向,在水面上獲取目標圖像數據,再轉換成光纖信號傳送到潛艇上。獲取的信息用圖像增強演算法軟體進行處理。潛艇用光電浮標可以進行隱身處理以提高隱蔽性,如偽裝成冰塊或海上漂浮物。如果能降低成本,光電浮標可設計成一次性的。還有人建議研製多感測器光電浮標系統
無人機系統
潛艇無人機的開發解決了潛望鏡和光電桅桿潛望高度低、不能遠距離觀察的問題。潛艇可以在潛沒狀態下獲得無人機從空中攝取的圖像,從而提高了隱蔽性。與潛艇有關的無人機技術研究始於80年代中期,當時的無人機是從魚雷管發射的,現在已能從潛艇桅桿內向外發射無人機。例如,美國科爾摩根公司研製成功的無人機發射裝置裝在潛艇桅桿內,一次可裝4架無人機。美國海軍已經把無人機技術應用在「弗吉尼亞」級和「俄亥俄」級攻擊核潛艇上。無人機可以通過軍用衛星把探測到的信息傳輸給發射潛艇,或轉發到其他潛艇、水面艦船以及陸上的作戰指揮中心,並與水下運載器等多種系統構成綜合的信息網路。