水声探测系统目标回波信号仿真技术研究

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实时性的要求。提出了一种针对水声对抗仿真系统的目标回波仿真信号模型,该模型以窄带信号的复包络为基础,综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响,更具真实性和实用性。利用该模型具有采样频率低,仿真数据量小的优点,能够满足仿真系统实时性的要求。在水声对抗试验仿真系统中得到了很好的检验,具有广阔的应用前景。     

MOCVD生长的GaN薄膜中缺陷团引起的X射线漫散射研究

采用高分辨X射线衍射对在蓝宝石(0001)面生长的GaN外延膜的漫散射进行了研究.结果表明,GaN薄膜中存在缺陷团,其浓度随着穿透位错密度的增加而增加,其平均半径呈相反趋势.基于位错是点缺陷的聚集区,缺陷团优先在位错附近形成的效应对结果进行了解释.同时发现电子迁移率随缺陷团浓度的增加而减少.     

低频UWB SAR的冲击响应函数

提取系统的冲击响应函数(impulse response function,IRF)是测量雷达系统性能指标的前提,IRF来自理想点目标的雷达图像。对于低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar,UWB SAR),参考点目标的电磁散射特性是频率和方位角的函数,不满足理想点目标的散射特性要求。本文从IRF的定义出发,结合低频UWBSAR系统处理模型,利用二维数字聚焦方法消除杂波的影响,同时利用低频电磁散射数值建模的方法计算参考点目标的电磁散射特性,最后给出了计算系统IRF的方法。     

基于MFSK的多载波水声通信系统及实验研究

本文在深入研究水声通信信道特性及多载波关键技术的基础上,设计并研制了基于M FSK的高速自适应多载波水声通信系统,并进行了湖上实验。理论分析、仿真及湖上试验结果表明:基于M FSK的多载波水声通信系统,多径抑制有效,对同步的精确度要求不高,性能稳健,更适合于恶劣水声通信环境下、中距离(10~30km)较高数据率多载波通信系统,易于工程实现,具有良好的应用前景。     

聚焦部分相干平顶涡旋光束对瑞利粒子的捕获

基于广义惠更斯-菲涅尔原理和瑞利散射理论,推导了聚焦部分相干平顶涡旋(partially coherent flat-topped vortex, PCFTV)光束作用在瑞利微粒上辐射力的表达式,主要研究聚焦PCFTV光束对不同折射率的两种粒子的捕获情况。研究结果表明,聚焦PCFTV光束可以在焦点处捕获高折射率和低折射率的粒子。随着光束阶数的增大以及相关长度的减小,光束对微粒的捕获能力增强。所得结果对PCFTV光束应用于光学操控具有一定的意义。     

基于Mie 散射理论水雾介质红外辐射衰减的校正研究

水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采 用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区 大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使 用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰 减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添 加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红 外测温系统的精度。     

雾对水面舰船目标的偏振特性的影响研究

在米氏散射理论的基础上,通过仿真试验分析了不同浓度的雾对水面舰船目标偏振特性的影响,并利用6SV模型对其进行了数值模拟,得到了雾对目标偏振特性的影响数据。随着雾的浓度的不断增加,退偏现象趋于明显。然后对产生退偏现象的原因进行了分析。该试验结果对于偏振探测技术在雾天环境下的应用具有一定的参考价值。     

多次散射的卷云激光雷达比反演方法研究

提出了一种Mie散射激光雷达在考虑多次散射影响时求解卷云激光雷达比的新方法。首先,根据多次散射激光雷达方程,构建关于气溶胶消光系数边界值和卷云有效激光雷达比的非线性方程组;其次,采用非线性粒子群算法求解方程组,同时得到气溶胶消光系数边界值和卷云的有效激光雷达比;然后,使用Platt的多次散射因子方程,结合邱金桓参数化的多次散射对一次散射比,计算多次散射因子,进而求得卷云的激光雷达比。使用Mie散射激光雷达真实回波信号进行了实验验证,结果表明,方法收敛速度快,精度较高,具有很好的应用价值。     

Chiral Se Nanobrooms with Wavelength and Polarization Sensitive Scattering

High-index dielectric nanostructures offer strong magnetic and electric resonances in the visible range and low optical losses, stimulating research interest in their use for light manipulation technologies. Lithographic fabrication of dielectric nanostructures, while providing precise control over the pattern dimensions, limits the scalability of this approach for practical applications due to an inefficient fabrication process and limited production quantity. Here, the colloidal synthesis of high-index chiral dielectric nanostructures with a broom-like geometry made from trigonal Se is demonstrated. The anisotropic morphology and crystal structure of Se nanobrooms enable both linearly and circularly polarized scattering, as well as spectrum variation along the particle axis, which is, to the authors’ knowledge, the first observation of such behavior from dielectric colloidal nanostructures. To show the versatility of the highly scattering Se NB suspensions, 2D and 3D printing of Se NB inks are demonstrated as a proof of concept. This approach provides a way to manipulate light using aqueous dispersions of high-index dielectric nanostructures, unlocking their potential to fit in various morphologies and dimensions in 2D and 3D for broad applications.     

高斯波束对水中球形粒子的声辐射力研究

该文根据级数展开理论,将入射高斯波束用球函数展开,计算了高斯波束的波束因子,并根据声波辐射力理论,推导出球形粒子在高斯波束轴上偏离高斯波束中心时所受声辐射力的解析表达式,对刚性和液体球形粒子在高斯波束作用下的声辐射力进行了数值模拟,分别讨论了高斯波束束腰半径的变化及球形粒子位置的变化对辐射力特性的影响。仿真结果表明,当球形粒子半径与波长的比值(ka)固定时,高斯波束束腰半径对声辐射力有影响,随着束腰半径的增大,球形粒子所受的声辐射力逐渐变小;当球形粒子的半径相对波长较小,球形粒子在波传播方向上向相反方向等距离偏移高斯波束中心时,球形粒子所受的声辐射力大小相等,方向相反。