甚低频矢量水听器水池校准方法研究

为研究水池条件下甚低频矢量水听器的校准方法,利用水池声场理论建模仿真的方法研究了声源位置、水池尺寸等因素改变时近源声场的变化规律.研究表明:在连续信号激励条件下,近源声场分布呈准球面波扩展规律,满足甚低频矢量水听器的校准需求.进而详细阐述了校准方法并仿真评估了标准水听器和待测甚低频矢量水听器所在位置的声场对校准结果的影...     

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中,需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性,得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析,给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明,文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好,可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。     

基于时间反转的单水听器被动定位技术研究

对基于时间反转镜的单水听器的被动定位技术原理进行了阐述,并通过数值仿真对其被动定位性能做出了分析。通过分析得知基于单声压水听器的时间反转镜定位方法可准确估计目标的距离与深度。同时对单矢量水听器与单声压水听器的定位性能做了对比,并给出了对比结果。     

使用单水听器定位浅水中的脉冲声源

针对浅海信道的相干多途结构,给出了一种利用单水听器通过估计多途时延差来定位脉冲声源的方法。分析了水底和水面声学特性的差别对反射波相位的影响,利用相位的差别来区分水面反射和水底反射,解决定位方程中声源位置模糊。使用复数域上的凸集投影方法估计信道中的多途幅度衰减和相位变化,其分辨率优于传统匹配滤波器,可以扩展定位方程的应用范围。通过误差传递方程研究了单水听器定位时的误差。对实验数据处理结果表明,这种定位方法在实际浅海环境中是可行的,具有成本低廉,结构简单的优点。     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。     

医用体外碎石机焦点声场特性检测与校准

为了检测医用体外碎石机焦点位置的声场特性,判断是否符合国家标准要求,特采用直接测量的方法,使用针式水听器在时间和空间域内进行逐层扫描,寻找焦点位置并测量焦点位置的声压强度;通过能量图直观显示焦点位置的能量分布,通过测量采集到焦点位置连续10次冲击波的声场强度、脉冲上升时间、脉冲宽度.这样所得到的医用体外碎石机焦点声场特性符合国家标准的要求.     

高性能水听器用胶管的研制

研制了一种高性能水听器用胶管,基体材料采用氯化丁基橡胶,配合一定份数的补强橡胶,进行了配方设计及挤出工艺研究。研制出的胶管满足水密和透声使用要求并且耐老化。     

基于光纤激光传感器的双频超声测量

提出一种基于分布布拉格反射式(DBR)光纤激光传感器用于液体环境中的双频超声测量系统。选用3MHz和7MHz的双频超声信号,通过改变调频指数,获得了四种不同情况下DBR光纤激光器的频谱输出,与理论分析相一致。结果证明,DBR光纤激光传感器可以用来检测双频超声信号。     

应用于低频水声信号探测的小型潜标系统设计

针对水声信号探测和MEMS矢量水听器工程应用的需求，设计了一种应用于低频水声信号探测的小型潜标系统，该系统具有体积小、成本低、布放回收简便等优点，系统以FPGA为控制核心，控制三维姿态传感器采集MEMS矢量水听器姿态信息，同时将采集到的水听器信号一起传输至上位机分析和显示，实现水声信号的探测。实验结果表明:该系统数据传输速 率为2Ｍｂｙｔｅ/ｓ，探测信号频段范围为20Ｈｚ~1ｋＨｚ，该系统在水下工作稳定，可正确记录水声信号。     

基于3×3耦合器的光纤水听器时分复用系统的光强补偿方法

提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案,光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强,通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调,光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制,可实现光纤水听器近似等臂干涉,有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器,解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统,在光功率变化约10%时,光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30dB,系统噪声本底在信号频率为1kHz时小于30μrad/Hz1/2。