舰船尾流微气泡光偏振特性分析

用利光散射原理和Mie理论,建立舰船尾流光散射模型,并着重用线偏振光对气泡进行散射仿真,模拟线偏振光经过尾流气泡后,前向散射光与后向散射光的退偏效应的差异,进而提出一种尾流测量的新方法。文章计算了尾流中微小气泡在不同半径、入射光波长和不同散射角条件下光的退偏特性。结果表明,入射光通过尾流气泡散射后,散射光的偏振效应前向退偏程度比后向退偏程度更强,且不同波长入射光和不同直径气泡表现出不同偏振特征,表明对偏振光退偏效应进行探测携带信息量大、容易识别,这对用偏振光进行舰船尾流探测有着重要意义。     

模拟舰船尾流气泡的前向散射

为了系统的研究舰船尾流中气泡的激光前向散射特性,本文通过自行设计的试验系统模拟舰船尾流气泡.结合Mie散射理论和水下光散射特性,探讨了气泡幕激光前向散射特性.实验选用波长为632.8nm的激光,暗室内在不同介质以及不同气泡密度的条件下,测量了气泡幕的激光散射光照度.结果表明散射光照度主要分布在前向0°角附近,散射光与气泡的密度成反比,气泡密度低时外部光照对散射光影响更加明显.     

尾流光学特性的数理模型及试验

建立了气泡幕中气泡随半径分布规律的数学物理模型，从单个气泡对激光散射的影响推导出了气泡幕对激光的散射效应的数学表达式，并利用所得到的表达式在实验室条件下进行了相关计算。在气泡幕对激光散射的影响中，对激光偏振化特性的影响进行了区别计算，结果表明，激光的两种偏振化状态对气泡幕散射的影响从粗糙结构来看没有明显差异，但其精细结构有所不同。另外对不扩束和扩束两个条件下的计算明确显示出，扩束条件下散射光的强度是不扩束条件下的二倍以上，但二者的精细结构并没有可见的差别。在不同航速下测量了真实尾流不同几何部位的激光透射特性，测量结果与理论计算结果粗略一致。从透射光的相对强度来分析实验结果，可以认为自然光的影响是一个次要因素。     

微气泡曝气中微气泡收缩特性研究

微气泡曝气是一种新的气泡曝气方式,气泡特性对微气泡曝气性能具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置,考察了微气泡曝气中气泡尺寸和微气泡收缩特性及其影响因素。结果表明,微气泡发生装置在清水中产生的微气泡平均直径为55．85μm,标准偏差为30．03μm;40～50μm直径范围内的微气泡所占的体积分率最大,表面活性剂SDS会降低微气泡的平均直径。微气泡具有加速收缩消失的行为特性,微气泡初始直径与收缩时间之间存在显著的正相关关系,静态条件下相同初始直径的微气泡收缩过程存在明显差异。表面活性剂SDS存在时,微气泡的收缩时间显著延长。微气泡的收缩时间与传质区域面积具有负相关关系,表明微环境影响微气泡收缩过程。     

模拟尾流气泡幕中的气泡率及声速

文中通过对尾流气泡幕模型的分析与计算,利用伯努利方程计算出实验室模拟的气泡幕的气泡率,针对级联气泡生成装置内部压强、注水深度等参数进行分析,结果表明:在实验范围内,较大压强差会产生较大的气泡率,气泡幕中的声速随气泡率的增大而变慢.     

偏振状态下船舰尾流的光散射特性

为了研究船舰尾流的偏振光散射特性,本文用Mie散射理论计算了偏振极化角在0～90°之间分别取6个不同值时船舰尾流气泡（包括单个气泡及气泡幕）的散射相位函数．结果表明：不同极化角偏振入射光的船舰尾流散射相位函数随散射角分布趋势基本相似;散射角在80-140°之间时,不同极化角偏振入射光的船舰尾流散射相位函数曲线分离可辨．     

水中气泡的特性研究

概述了水中气泡的密度与从水面算起的深度、水面的风速之间的关系;给出了一般情况下的小气泡,中等气泡,大气泡的运动规律,并阐述了气泡的光散射特性以及一种计算光学特性的简单方法。文中详细阐述了利用光学方法来研究气泡所需淑及的问题,为气泡的光学特性研究指明了方向。     

船舰尾流单次散射反照率的理论计算

为研究激光在船舰尾流中传输时的散射效应,利用M ie散射理论对船舰尾流单次散射反照率进行了理论计算．结果表明：气泡半径小于0．6μm时单次散射反照率随半径的增大而增大,半径大于0．6μm时,单次散射反照率随气泡半径增大出现波动并且逐渐减小,直至趋于平稳;船舰尾流单次散射反照率随着折射率虚部和实部的增大而减小,波长在0．4～0．8μm之间时船舰尾流单次散射反照率随波长的增大而增大;船舰尾流单次散射反照率在中心区域和远场区域数值高于近场区域,随深度的增加而增加．     

气泡光学特性的研究

利用自行设计的实验系统在实验室对微孔陶瓷管产生的气泡及气泡幕的光散射特性进行了研究和分析，并对单个气泡的光散射特性进行了计算机模拟．实验结果表明，理论结果与实验结果基本相符．通过实验可得到气泡的尺度及速率等物理特性．从气泡幕光散射信号的Fourier变换可以看出，信号的频率主要集中在0～1000Hz范围内，在高频部分的微小波动由噪声引起，信号频率随时间没有明确的变化趋势，表明气泡幕光散射信号是随机信号。     

舰船尾流声散射和几何特征试验

为了研究舰船声尾流的散射特性和几何特征,采用水平窄波束和垂直多波束同时基测量方法,研制和设计了舰船声尾流的海上测试系统和测试方法,进行了海上测试,获取了舰船声尾流在水平方向和垂直方向的声散射图像,并首次获得了舰船声尾流的截面形状和立体图.研究和分析了不同舰船不同航速下尾流的声散射特性和几何特征,结果表明舰船尾流的体积散射强度小于-10 dB,最大深度为吃水深度的1.5～2倍,最大宽度为舰船宽度的7倍,比国外文献中利用光学测量的声尾流宽度要宽.最后从舰船声尾流声散射特性和几何特征中提取了舰船声尾流的10 min的持续时间.     

一种靶向蛋白质超声微泡的制备及表征

以氟碳气体为超声造影剂,通过接枝纳米磁性颗粒-RGD多肽,构建靶向蛋白质超声微泡,制备一种可同时用于超声造影和磁共振成像(MRI)的双模态造影增强剂。通过显微镜对磁性蛋白超声微泡形貌进行观察,利用红外光谱、分光光度法分析纳米磁性颗粒接枝牛血清蛋白的接枝率,并通过细胞实验评价磁性蛋白微泡的生物相容性。     

合成孔径雷达图像中舰船航迹表面速度场的分布与计算

本文描述了一种合成孔径雷达（ＳＡＲ）Ｋｅｌｖｉｎ航迹（舰船航迹）图像的数字仿真模型,根据模型对不同条件下 Ｋｅｌｖｉｎ航迹的表面速度场进行了数字仿真计算。计算结果较好地反映了航迹速度场的表面分布情况。     

船舶尾流目标识别的随机梯度遗传算法研究

船舶尾流形貌包含着船舶类型、船舶吨位、船舶航速等方面的信息,对尾流目标的识别是船舶识别的一种有用途径.论述了随机梯度遗传算法的原理、特点及运算步骤,将该算法应用于船舶尾流目标的识别问题,对三个航速下船舶尾流目标的分类及识别.随机梯度遗传算法进化代数从5增加到10以及从10增加到15时,三个航速下的目标识别率按照接近20%的比例增加.而当进化代数从15增加到20及以上时,目标识别率增加缓慢,即进化代数达到15时,算法基本收敛.识别结果表明随机梯度遗传算法可用于船舶尾流目标的识别.标准遗传算法逼近全局最优值比较慢,有时会陷入局部最优,在全局最优值附近出现波动现象,算法收敛性较差.     

基于Hough变换的SAR图像舰船尾迹检测方法

该文提出了一种基于Hough变换与K均值聚类检测舰船尾迹的算法。该方法通过归一化Hough变换求出原图像尾迹所在直线的平均能量值,由于原图中的尾迹往往并不规则,导致能量最大值并不是整条直线的最佳统计代表值,其周围会有一些能量次大的点出现,且形成一个由若干能量点组成的点集。该文引进了K均值聚类方法,将这些点集归类,归类后的每一类的类心能很好的代表一条尾迹,实验结果表明方法是有效的。     

光学遥感探测尾流研究

本文对舰船航行产生尾流（伯努利水丘、表面波尾流、内波尾流、涡旋尾流）的生成机制进行探讨.研究了水中气泡上升的运动学规律和气泡群光散射特性.通过比较分析尾流在可见光、红外和微波等不同波段所表现的物理特征,并对可见光探测尾流、红外遥感探测尾流、合成孔径雷达探测尾流的发展进行探究,表明三种不同光学遥感探测尾流分别具有各自的优劣.研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像检测算法表明,Radon变换检测算法能增强尾流图像,Hough变换检测算法能从尾流图像中提取目标的位置、航速、航向等参数.合成孔径雷达探测尾流具有高分辨率、快速实时、全天候等显著优势,是目前最适合探测尾流的光学遥感.     

模拟尾流气泡幕的灰度图像分析

为了对舰船尾流产生的大量气泡进行实时探测,对气泡的密度分布进行了分类判别,利用灰度图像直方图统计矩法,分析了随着压强增大,灰度直方图的峰值由较暗向较亮方向移动.应用图像处理技术对不同压强下模拟尾流气泡幕的统计特性参数(均值、三阶矩、标准偏差、归一化、一致性、熵)进行分析,研究结果表明:随着压强的增大气泡幕图像的均值递增说明平均灰度级在递增;三阶矩呈递减状态反映了图像灰度直方图的"歪斜程度";在其他4个参数的曲线中0.025 MPa所对应的值说明了所采集的气泡幕图像的纹理特征比0.02 MPa,0.03 MPa,0.035 MPa压强下的要粗糙;所提取的六个特征参数准确的表征了不同压强下气泡幕的特征.     

不同因素对舰船RCS特性的影响分析

随着雷达技术的不断发展,舰船的生命力受到严重的威胁,为了提高舰船的生存能力,增加舰船的隐蔽性并提高其防护和对抗能力的课题研究已十分重要。舰船RCS(Radar-Cross Section)是海上雷达系统探测回波强度的一个重要物理量,受多种因素影响,会呈现不规律的随机起伏。对影响舰船RCS特性的测量因素进行了研究,包括粗糙海面的起伏特性、不同频率、不同极化方式以及不同入射方向的雷达入射电磁波,给出了粗糙海面的统计模型,运用时域有限差分法(FDTD)对舰船的RCS进行了计算仿真,研究结果为海面雷达的侦测提供了理论参考依据。