650nm激光器照明条件下水中气泡群光散射的实验研究

在650nm激光器照明条件下对水中气泡群的光散射谱强度分布进行了测量，并与633nm激光器照明条件的实验结果进行了比较。结果表明，650nm激光器能够满足水中气泡群光散射测量对光源的要求。     

光检测尾流特征中抑制背景干扰的方法

依据鱼雷光检测尾流的背景干扰的主要来源及其特征，给出了有效抑制背景干扰的方法。理论和实验研究表明，采用以下方法，可有效抑制背景干扰：给光电探测系统加装窄带光谱滤波器，其透光的谱线宽度应恰好覆盖照明激光的辐射频谱，由于照明激光的谱线很窄，可有效抑制环境背景光的干扰；对于气泡的前向散射和后向散射，采用前向散射测量能较好地抑制水分子、水中固体悬浮颗粒的散射干扰；在测量气泡散射的各种物理量中，测量气泡的散射光空间频谱分布，通过高斯拟合，以散射光空间频谱分布的线宽表征气泡的空间分布，是一种有效的光检测尾流方法，并且可以进一步抑制与激光光谱重叠部分环境背景光的干扰。研究结果为光检测尾流的实际应用奠定了理论和实验基础。     

目标及其表面薄膜材料光散射特性测量技术

主要通过试验方法测量了具有绝热介质材料目标及其相关薄膜的光散射特性.为讨论目标光散射特征,测量目标表面镀铝介质绝热材料和硅化合物吸光材料紫外可见红外光波段镜反射率谱和漫反射率谱,以及等效光学常数色散曲线,根据它们的光谱镜反射率和总体反射率,利用镜向反射光强法反演了样片表面高度起伏均方根随波长的变化关系.实验测量了镀铝介质材料简单散射体的光散射强度随探测角度分布特性,利用图像处理算法给出了不同散射体光散射强度几何缩比之间试验关系.     

光尾流自导中抗干扰技术研究

光尾流自导系统是一个光电复合系统，它利用含气泡尾流与纯净海水介质对光的散射与吸收的差异来实现对尾流的检测和跟踪。其干扰来自光学和电学两方面，主要包括光功率波动、水中的粒子散射、自然光及电路干扰等。该文分析了这几种干扰对系统的影响，并根据其各自的特点，分别采用自适应算法抑制光功率波动及水中粒子散射的干扰，采用加装滤光片和后续信号处理算法抑制自然光的干扰，采用电源滤波和覆地技术等减小电路的干扰，取得了良好的效果，提高了系统的稳定性。     

水中气泡的运动规律和光学散射特性

本文给出水中气泡密度与从水面算起的深度、水面风速之间的关系;给出了一般情况下的小气泡、中等大小气泡、大气泡的运动规律;阐述了气泡的光散射特性。通过对水中气泡进行高速摄影分析,表明气泡运动速度与理论计算结果是一致的。笔者认为,采用光学方法研究鱼雷尾流气泡并且依此对目标进行跟踪是可行的。     

组合式水下目标体反射特性试验研究

根据声学软的物体目标强度高于声学硬的物体这一声学理论,研究了水中气泡和充气圆柱的反射特性,得出上述2种物体在低频时都表现有共振特性,可以得到较大的目标强度。并基于此对气泡构成的平面阵列和充气圆柱构成的圆柱阵列的反射特性进行了研究,通过利用乳胶管和气泡板等做成的实物模型进行的水池试验验证得出,气泡和有限充气圆柱可以作为基本的散射单元来构成符合要求的组合式水下目标体。试验同时证明,由气泡或者充气圆柱构成的平面阵列,在间距小的时候可以等效为一个空气层,其反射系数为-1。     

激光引信云雾后向散射的特征与识别

研究了激光引信云雾后向散射的特征与识别。首先提出了云雾后向散射信号的数学模型，然后论述了光子一次散射条件下云雾气溶胶介质信号基本特性、多次散射对于反射信号幅值生成的影响、脉冲宽度和形状对后向散射信号幅值的影响、云雾后向散射信号的统计特性。从抑制云雾后向散射的角度，着重论述这些特性与激光引信参数的相互关系并指出设计方向。归纳了三种云雾后向散射的识别方法：简单的幅度识别，回波脉冲波形宽度识别以及表征目标与云雾轮廓的回波序列峰值包络图形识别。在分析比较后，提出应大力研发微宝石脉冲激光引信与新型电光扫描激光引信。     

基于蒙特卡罗法的激光引信云雾回波信号研究

在激光引信中，云雾后向散射效应会产生引发虚警的回波信号。基于蒙特卡罗法，对云雾回波信号进行了模拟，并分析了激光引信结构特征及脉冲信号特征的影响。结果表明：增加盲区距离对克服一次散射的效果较为明显，对克服多次散射的效果相对较差；回波信号的最大幅度随发射矩形脉冲宽度的增大而增大，而当脉冲宽度增大到一定值（约20～30ns）时，其最大幅度与脉冲宽度无关。     

激光尾流制导后向散射信号的仿真

为研究激光尾流制导工作机理,对水下航行器全航程探测舰船气泡尾流过程中激光后向散射信号进行了建模仿真,建立了舰船尾流数据模型和尾流气泡后向激光散射模型,并在此基础上编制了光尾流制导信号仿真软件,通过调用蒙特卡洛仿真引擎和典型水面舰船尾流数据,计算获得了5种典型的美国海军主力作战舰艇尾流在各种仿真参数条件下的后向激光散射信号曲线,仿真结果展现了不同条件下激光散射信号特征,解决了光尾流制导试验过程中实际舰船尾流和海水环境等试验条件难以复制模拟等问题,为激光尾流制导技术提供了判别依据。     

复杂目标激光引信回波仿真

基于辐射度学原理给出激光引信回波仿真模型.目标表面材料的光散射特性用双向反射分布函数(BRDF)表征.目标和激光波束的相互作用由目标表面光散射特性、目标形状、激光脉冲的时间和空间分布决定.分析复杂目标近场回波特征与各影响因素的关系,结果可用于激光近炸引信目标探测算法设计,也可用于引信半实物仿真.     

激光在气泡中的后向散射特性研究

从应用于尾流自导角度出发,在实验基础上提出了一种利用尾流中气泡对激光的后向散射光特性探测舰船的新方法。一般情况下,在不考虑水面波动的条件下能得到明显的气泡后向散射光信号;当有波浪存在时,后向散射光信号则不明显。对此本文提出了利用气泡的后向散射光接收信号与波动水面反射信号在频域的差异判别气泡存在的方法,计算表明,采用这种方法可以达到较好的判别效果。     

基于退偏效应的尾流激光探测与寻迹方法

利用不同尺度气泡与海水介质对激光散射后退偏状态的差异性进行尾流检测并实现尾流寻迹。仿效声尾流导引的模式,通过尾流中不同密度、尺寸气泡群与海水水体的分辨达到对尾流边缘区域的识别。试验结果表明,本文的方法能够有层次地分辨不同密度、尺度气泡散射体和海水介质的回波信号,并反映出气泡密度对散射光退偏效应的敏感性。试验结果具有一定的规律性,表明该方法可以实现探测器对进出尾流的甄别。     

一种基于偏振特征的激光尾流探测方法

对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析,研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律,提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法。利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析,对所提出的方法进行了可行性实验研究。实验结果表明：偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号;当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时,探测器接收到的回波信号亦不同,且信号特征有规律可循。该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别,为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据。     

尾流中双气泡声学特性的有限元分析

舰船尾流的声学特性是尾流的主要特性之一,而气泡是形成尾流声学特性的主要原因。通过对尾流单个气泡的主动声学特性分析,建立了气泡的弹性球壳主动声反射/散射特性模型。结合对不同半径气泡声学特性及气泡在尾流中分布的分析,建立了双气泡的结构模型。通过有限元分析模型在周期载荷作用下位移随频率的变化,得到气泡的谐振频率,计算双气泡在主动入射声源作用下的场点分布,得到双气泡的主动声反射/散射特性。     

Zr、Mg系烟火剂发光光谱特性研究

采用光谱辐射计对Zr、Mg系烟火剂光谱辐射特征进行了测试，得到了火焰发光光谱图。通过比较各谱图，分析了Zr、Mg对烟火药剂可见光及近红外光输出的影响，研究结果表明，Mg系烟火剂可见光输出效率较高，Zr系烟火剂能够输出高强度近红外光。     

一种基于时间反转处理的浅海目标监测方法

为了实现浅海环境中对入侵目标实时监测和判断的目的,基于时间反转技术,提出了一种利用时间反转镜在浅海环境中产生一条警戒线的水下目标监测方法,首次从理论上分析了入侵目标强度、深度和与时反阵水平距离等因素对基于时反镜的实时监测系统探测敏感度的影响。针对典型浅海声信道,通过计算机仿真和理论数据计算结果表明,采用时间反转技术的浅海水下目标监测方法的性能优于传统浅海警戒方法,该方法适用于探测小型目标或目标散射回波强度小的物体且不受浅海复杂声道及多途效应影响,具有较强的实用性。     

舰船尾流场激：光位移探测技术研究

舰船尾流场中的大量微气泡会使通过它的激光产生比普通海水强烈得多的散射效应，尾流场中微气泡的前向散射占主导地位，且在一定入射波长下，相对散射光强与气泡半径呈线性关系，气泡半径越大，对激光的散射越明显，这样照射到接收器上的光斑位置就会发生偏移，通过对接收器上光斑中心位置的计算，可以达到探测尾流场的目的。试验结果表明，当激光束穿过模拟尾流区域时，光斑中心距源点距离将发生明显变化，其方差将增大几倍到几十倍，通过检测激光束位置的偏移量为尾流的探测提供了一种途径。