干涉测量低频水下声源频率的改进算法

为了实现低频段水下发生目标频率的准确识别,搭建了一套激光干涉测量系统。在相位生成载波解调技术的基础上,提出了一种改进的基于相位生成载波反正切算法的解调方式。在光学暗室下利用分立光学元件搭建了一套干涉实验系统,在参考光路引入水面波动作为高频载波,利用水表面漫反射的主反光与参考光干涉获得干涉信号。以相位生成载波解调技术的反正切算法为基础,引入高频载波信号的一倍和二倍正弦混频。通过功率比较的算法在两组正交信号当中筛选功率较强的一组进行解调,避免了载波初相位导致的正交信号消隐引起的解调失真。最后,在模拟的低频大幅度海浪扰动情况下进行了探测实验,取得了良好的解调效果。实验结果表明:水下声源的低频探测下限约为30 Hz;100Hz以上频段的频率探测精度优于1Hz。改进的反正切解调算法能够避免解调失真,具有很强的抗干扰能力。     

激光焊接声、光信号监测仪的研究

介绍了激光焊接过程实时监测技术的理论根据，阐述了激光焊声、光信号监测仪的设计原理、方法及应用电路。试验表明：该仪器精度高、响应速度快、工作可靠，能满足实时监测的要求。     

低频水下声信号调制下衍射光场的分布

建立了一个简单可行的光学系统用于探测低频水下声信号。水下声信号产生的低频声波通过水介质传到液体表面产生表面波,激光束入射到液面时,在光屏上观察到了清晰、稳定的衍射图样,发现在低频水下声信号的调制下衍射光场的分布具有明显的不对称性。实验中得到了衍射图样光斑光强与位置的分布,理论分析发现,结果与实验所观察到的现象是很吻合的。结果表明,在低频水下声信号调制下衍射光场的分布是非对称分布的。     

双频光栅剪切干涉术在激光光场相干性测量中的应用

本文描述了用ＣＣＤ摄像机及图像处理系统在双频光谱剪切干涉光路中测量激光光场相干性的原理和实测结果，讨论了其在飞秒激光脉冲相干性测量中的应用。     

基于激光干涉的长导轨直线度误差测量

介绍了一种基于激光干涉的长导轨直线度误差测量系统。由氦氖激光器产生激光光束,经准直后投射到被置于被测导轨上作为接收靶的楔形光学玻璃板上,产生干涉。将接收靶沿被测导轨移动,如果导轨有直线度误差,则接收靶过桥与导轨的接触点所形成的直线角度发生变化,导致干涉条纹发生移动,通过检测干涉条纹变化量就可以得到导轨的直线度误差。将光电传感器检测得到的干涉条纹移动量送入单片机系统处理,得到被测点相对于准直光束的偏移量。最后对系统进行了实测实验。实验表明:用该装置检测长度为50m的长导轨,直线度误差仅为623.103μm。     

激光楔形平板干涉法在转角测量中的应用

本文讨论了基于楔形平板等厚干涉原理的激光楔形平板干涉测量转角的方法。这种方法是将被测转角的变化转换为激光拍频的变化，从而实现转角的高精度测量。它能自动分辨转动方向，在３６０°内可进行角度的连续测量，在较高转速下测角精度基本不发生变化，具有一定实际应用价值。     

激光干涉准直技术的研究

针对传统激光准直技术的缺陷,介绍了一种基于楔形光学玻璃板的激光干涉准直技术的工作原理、软硬件设计、软件细分原理及其特点,给出了系统的主要技术指标,实现了系统的高精度、数字化和小型化.     

红外激光光声光谱中的弱信号检测

本文介绍JGY-1型红外激光光声光谱仪信号检测,对如何减小噪声、干扰、提高检测灵敏度,保证良好的线性等问题进行了较为详细的讨论。给出了有关器件的特性及实验测试方法;讨论了防止地电流干扰的具体方法。     

UUV平台OFDM水声通信时变多普勒跟踪与补偿算法

针对传统多普勒估计和补偿算法在基于无人水下航行器(UUV)的正交频分复用(OFDM)水声移动通信中难以准确跟踪时变多普勒因子并对其进行快速实时补偿的缺陷,提出了一种基于时频联合搜索的新的多普勒跟踪与快速补偿算法。利用梳状导频结合频域变采样技术搜索OFDM符号在不同多普勒因子下的信道频域响应,借助匹配追踪技术对信道估计结果进行稀疏度评估,选择稀疏度最佳的信道响应对应的多普勒估计对信号进行快速补偿。经蒙特卡洛仿真及海试试验证明,该方法能够有效实现对基于UUV平台的时变多普勒实时追踪和快速补偿,保证稳健的OFDM水声移动通信。     

一种小型化水声信号调制发射系统

为了满足小型化水下工作平台远距离通信的需求,从发射功率和通信体制两方面出发,提出了一种小型化水声信号调制发射系统的设计方案.设计了发射信号结构,以直接序列扩频通信体制为基础,采用结合移相脉冲宽度调制技术生成发射信号,进行了调制算法的仿真.应用体积小、效率高的D类功率放大器,设计了布局合理的系统结构和稳定可靠的硬件电路,优化发射机与换能器之间的匹配滤波网络,实现了小型化系统.系统在海试中完成了浅海、远距离、低误码率通信.系统工作稳定,有一定的工程应用价值.     

基于MCMC采样器的簇稀疏水声信道估计方法

针对实际水声信道存在簇稀疏特性,提出了一种多层贝叶斯模型下基于马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)采样器的正交频分复用(OFDM)水声通信信道估计方法。利用簇稀疏水声信道的结构特性对信道的先验分布进行建模,借助贝叶斯推断和接收信号的似然函数得到信道模型参数的后验分布,采用MCMC采样器对信道模型参数的后验条件分布进行采样从而得到稀疏水声信道的最大后验估计。仿真对比不同接收信噪比下该方法与基于最小平方、匹配跟踪和逐步正交匹配跟踪信道估计方法的性能。湖试试验表明,该方法能够在无任何信道先验信息下实现准确的OFDM水声信道估计和跟踪译码,实现了通信距离600 m到3 500 m、传输速率6. 08 kbps的OFDM水声通信。     

稀疏基阵水下声成像的压缩感知方法

声传感器基阵式成像是水下目标探测的主要方法之一。在保证成像质量的同时,采用稀疏基阵是降低系统复杂性的有效途径。另一方面,成像方法也是关键技术之一,其性能直接决定成像质量的优劣。在前期研究的稀疏阵基础上,提出了压缩感知成像方法用于水下成像。回波经传感器基阵接收并进行信号分离后,获得各虚拟通道信号,利用压缩感知方法进行成像。在提出的成像方法中,采用了自适应块贝叶斯算法,它能够在噪声环境下较为准确地恢复图像。此外,根据声信号特点设计字典,并按算法特性设计了数据排列规则。实验表明:通过自适应块贝叶斯算法的压缩感知成像能够可靠地对水下目标进行成像,目标的几何特征明显。     

一种新颖的双Chirp信号水声信道多参数估计算法

针对水声信道多参数的估计问题,提出了一种新颖的基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)的估计算法。采用发送固定时间间隔为T的2个Chirp信号,通过对接收信号进行FRFT处理后的峰值间隔变化,实现对频偏和时延的估计。更进一步说,该算法主要思路是利用了Chirp信号的调频斜率不变特性,避免了再对接收信号进行阶数的搜索,这极大地降低了计算量。通过计算机仿真验证和实验验证,表明该算法是有效的。     

基于非均匀快速傅里叶变换的正交频分复用水声通信多普勒估计与补偿方法

针对正交频分复用水声通信对多普勒频移敏感的问题,提出了一种基于非均匀快速傅里叶变换的正交频分复用水声通信多普勒估计与补偿算法.将第2类非均匀快速傅里叶变换引入正交频分复用水声通信中,利用非均匀快速傅里叶变换对接收信号进行多普勒因子网格补偿,通过稀疏贝叶斯学习获得水声信道估计,以水声信道的稀疏能量最小作为多普勒因子判断准...     

基于声信号的骨科机器人椎板铣削深度控制

为了实时监测和控制骨科机器人的椎板铣削深度,首先基于铣刀几何结构和椎板受迫振动方程,对椎板铣削过程进行建模与分析,提出了一种基于声信号的铣削深度监测方法.然后给出了基于快速傅里叶变换的骨铣削声信号处理方法,用于在手术动力装置主轴旋转频率改变时,准确提取声信号中的主轴频率及其整倍数谐波的幅度值.谐波幅度作为反馈信号,基于...     

基于FBMC的水声信道估计与温度因素的研究

水下环境的复杂性对水声通信带来挑战,不同温度、深度和盐度的海洋环境对通信性能的影响值得关注。本文对温度因素影响下的水声信道进行分析,为进一步研究基于滤波器组多载波(FBMC)水声信道估计问题提供了参考。将FBMC/OQAM调制技术引入水下,研究基于FBMC的水声信道估计技术。通过改进导频结构来适应复杂多变的水声信道,采用迭代方法获得精确度更高的信道信息,进一步提高信道估计性能。理论分析和仿真结果表明,本中所提的新基于干扰近似方法(IAM)导频迭代信道估计算法在水声信道中有更好的性能。