载人潜水器1000米级海试结束后，中科院声学所马上改进了水声通信系统。在后面3年的海试中，“蛟龙”号（“和谐”号于2010年更名为“蛟龙”号）的水声通信系统添加了“双保险”措施，由水声通信机和6971水声电话两套系统构成：水声通信机有高速的数字通信能力，又有模拟的语音和莫尔斯码通信能力，可以将水下拍摄到的图片实时传输到母船；6971水声电话主要用于模拟语音通话联系，是水声通信机备用通信手段。
2010年5月31日，“蛟龙”号海试队再次奔赴南海，开展3000米级海上试验。
2010年6月22日上午，“蛟龙”号潜水器在第27次下潜试验中成功突破3000米深度，下潜深度达到3039.40米，创造了中国载人深潜下潜深度的新纪录。
“蛟龙”号布放在海底的“龙宫”
“蛟龙”号在我国南海海底插上五星红旗。
2010年7月12日19时20分成为一个令参试人员永远无法忘怀的时刻：在中国南海深处进行的载人潜水器第36潜次试验计划圆满完成。这是继7月9日创造下潜深度3757.31米纪录之后，又一个3757.31米的潜水深度纪录诞生。这不是简单的数字重复，因为“蛟龙”号首次在这个深度插上了鲜艳的五星红旗，首次在这里布放了“龙宫Ⅲ号”载人深潜标志物，首次用机械手在海底提取了521毫升保压海水。
2010年7月13日，现场指挥部和临时党委决定追求完美，不留遗憾，抓住“康森”台风到来之前有限的时间，组织3000米试验海区第37次也是3000米级海试最后一次下潜，进行潜航员培训并进一步检验接地检测值的稳定性。此次海试由潜航员唐嘉陵、傅文韬等执潜。(www.xing528.com)
17时许，潜航员傅文韬报告：今天最深到达3759.39米，在3757米深处采集到两只活海参。19时16分，潜水器出水。当天潜水试验时长为9小时03分，下潜深度和水下工作时间再创纪录。
指挥部会议一致认为，第37次下潜圆满成功。至此，“蛟龙”号载人潜水器3000米级海上试验任务提前、圆满、超额完成。
7月18日上午，3000米级海试现场验收专家组在“向阳红09”船召开会议，逐项审查3000米级海试项目验收结论。
验收专家组认为：“蛟龙”号载人潜水器在3000米级深度已达到或接近设计目标，能够确保安全，符合使用要求，所具有的功能和性能满足进行更大深度试验的技术要求。同时，海试为在训潜航员的培训和实习提供了充分的条件和机会，加速了中国第一代潜航员的诞生，这一贡献同样具有十分重大的意义。
“蛟龙”号载人潜水器3000米级海试结束后，技术咨询专家组提出了“蛟龙”号液压源、采样篮抛弃机构、应急浮标、底部支架和作业工具等5项技术的完善意见，有关单位逐一攻关解决。经过专家评审，“蛟龙”号具备了开展5000米级海试的条件。但是，中国南海没有达到5000米水深的海域。根据中国大洋协会与国际海底管理局签订的关于东北太平洋7.5万平方千米多金属结核优先勘探区协议，中国政府承诺每年投入资金用于该勘探区的科学考察。因此，海试领导小组综合考虑以上因素，决定让“蛟龙”号载人潜水器到该勘探区进行5000米级海试，结合进行多金属结核和生物多样性调查，边试验边应用，通过应用来进一步发现问题、解决问题。
3000米级海试，“蛟龙”号抓取深海海参样品。
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