隨著我國海洋探測技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)有的聲吶系統(tǒng)已逐漸不再滿足高精度探測的需求,加之這類儀器因受限于國內(nèi)的工藝水平,常需要高價(jià)進(jìn)口,成本較高。為此,迫切需要研制新型的水下探測儀器,以彌補(bǔ)當(dāng)前存在的缺陷。本文介紹了一套基于超聲相控聚焦技術(shù)的超聲陣列水下掃描成像系統(tǒng),在降低經(jīng)濟(jì)成本的條件下,提高水下探測準(zhǔn)確度和探測效率。在課題研究前期,通過調(diào)研掌握了海洋探測的背景及當(dāng)前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,對(duì)課題的研究路線進(jìn)行了規(guī)劃。按照課題的研究路線,進(jìn)行了以下研究工作:1.以換能器聲場輻射原理作為基礎(chǔ),分析了超聲相控技術(shù)的基本原理和聲透鏡的工作原理,給出了聲束偏轉(zhuǎn)聚焦的相控時(shí)延計(jì)算公式和聲透鏡聲場輻射模型。2.分析超聲陣列換能器的性能。首先,通過數(shù)值仿真,分別驗(yàn)證利用相控技術(shù)和聲透鏡聚焦技術(shù)改善陣列換能器聚焦性能的可行性。其次,依據(jù)數(shù)值仿真確定換能器的參數(shù),包括幾何尺寸和工作頻率,測量了超聲陣列換能器的聲場特性,從實(shí)驗(yàn)測試角度,驗(yàn)證相控技術(shù)和聲透鏡聚焦技術(shù)改善陣列換能器聚焦性能的有效性。最后,進(jìn)行了回波測試,從反射體回波特性的角度,分析換能器的接收性能。3.介紹了本課題的超聲陣列水下掃描成像系統(tǒng),從超聲陣列換能器子系統(tǒng)、下位機(jī)子系統(tǒng)和上位機(jī)子系統(tǒng)三個(gè)方面剖析了水下掃描成像系統(tǒng)的組成、相應(yīng)的系統(tǒng)功能和各模塊之間的聯(lián)系。4.首先在時(shí)域和頻域?qū)夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行分析,驗(yàn)證系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及各模塊功能的有效性,據(jù)此研究了超聲回波時(shí)延提取方法,提出了水下物體掃描點(diǎn)空間位置計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上,重構(gòu)了平面和曲面板上的40個(gè)掃描點(diǎn)空間位置,分析計(jì)算結(jié)果并討論了引起誤差的因素,提出解決方案。最后,對(duì)文章進(jìn)行總結(jié),并指出文章的一些不足之處。
【學(xué)位單位】：中國計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P229
【部分圖文】：

圖 1. 1 Edge Tech 公司 4200-MP 側(cè)掃聲納英國的 Coda 公司的 Echoscope 系列聲吶系統(tǒng)，是全球首款分辨率最高時(shí) 3D 聲吶。無論是部署在內(nèi)陸水道工程還是大規(guī)模海上石油和天然氣項(xiàng)

英國Coda公司的OctopusEchoscope實(shí)時(shí)3D聲吶

BlueViewBV5000水下三維全景成像聲吶系統(tǒng)

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