本文選題：聲學特性 + 聲源　； 參考：《廣東工業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：海底沉積物的聲學特性是研究海洋聲場環(huán)境的基礎數(shù)據(jù),是構建地聲模型不可缺少的研究內容,為海底地質分類、海洋資源開發(fā)、國防安全等提供基礎資料和關鍵技術。其中,聲速和聲衰系數(shù)是反映其聲特性的兩個重要參數(shù),通過對它們的測量,可以判別海底沉積物的物理性質和內部結構特征。當前,海底沉積物聲學特性的測量以脈沖波透射法為主。這種脈沖波測量法,通常需要人工判讀采集到的聲波首波信息。由于沉積物介質不均勻,對透射聲波衰減大,采集到的聲波信號波形不穩(wěn)定,給人工判讀帶來干擾。基于這種情況,本文引入新的波形測量方法,并開發(fā)出波形發(fā)生裝置,嘗試多種波形對沉積物進行測量。論文介紹了海底沉積物的聲學特性測量現(xiàn)狀,包括實驗室測量和原位測量。在測量原理方面,在對傳統(tǒng)脈沖波測量方法分析的基礎上,創(chuàng)新性地提出對海底沉積物用連續(xù)波(正弦波、調幅波)互相關測聲速和自相關測聲衰減的原理,并給出計算方法。在測量裝置開發(fā)方面,信號板電路、驅動板電路和隔離電源電路組成聲源硬件部分；在軟件方面,單片機程序采用C語言編寫和基于VB的上位機和單片機通信設計,可以實現(xiàn)連續(xù)波頻率控制以及硬件電路工作模式控制。在項目組前期研究基礎上,.搭建了小尺度超聲波探針測量和聲波信號采集實驗平臺。最后,驗證了多種波形聲源裝置的功能性,·檢驗了連續(xù)波測量方法的可行性。通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析,初步獲得連續(xù)波測量海底沉積物聲學特性實驗結論。較之傳統(tǒng)脈沖波測量法需要人工判讀接收到的波形起跳點,連續(xù)波測量方法可以應用相關計算機技術和matlab軟件實現(xiàn)對海底沉積物聲學參數(shù)快速提取。多種波形聲源裝置的開發(fā),為探索海底沉積物測量方法提供了基礎條件,也為后續(xù)改進研究奠定了基礎。總結本文的研究工作,多種波形聲源裝置可以穩(wěn)定工作；測得的多種波形對比表明連續(xù)波波形更穩(wěn)定,在沉積物聲學特性研究方面更有前景。結合試驗操作和數(shù)據(jù)計算中發(fā)現(xiàn)的問題和不足,提出進一步的改進措施和意見。
[Abstract]:The acoustic characteristics of seabed sediments are the basic data for studying the environment of ocean sound field and the indispensable research contents for constructing the acoustic model. It provides basic data and key technologies for the geological classification of the seabed, the exploitation of marine resources, the national defense security, and so on. Among them, sound velocity and sound decay coefficient are two important parameters reflecting their acoustic characteristics. The physical properties and internal structural characteristics of seabed sediments can be distinguished by measuring them. At present, the acoustic characteristics of seabed sediments are mainly measured by pulse wave transmission method. This method of pulse wave measurement usually requires manual interpretation of the first wave information. Due to the uneven sediment medium, large attenuation of transmitted sound waves and unstable waveforms of collected acoustic signals, interference is brought to manual interpretation. Based on this situation, a new waveform measurement method is introduced, and a waveform generating device is developed to try to measure sediment with various waveforms. This paper introduces the present situation of measurement of acoustic characteristics of seabed sediment, including laboratory measurement and in situ measurement. On the basis of the analysis of the traditional pulse wave measurement method, the principles of continuous wave (sine wave, amplitude modulated wave) cross-correlation measurement of sound velocity and autocorrelation sound attenuation are put forward, and the calculation method is given. In the aspect of measuring device development, the signal board circuit, the drive board circuit and the isolation power supply circuit constitute the sound source hardware part, in the software aspect, the single chip microcomputer program is written with C language and the communication design between the upper computer and the single chip microcomputer based on VB. Continuous wave frequency control and working mode control of hardware circuit can be realized. On the basis of the preliminary study of the project team. A small scale ultrasonic probe measurement and acoustic signal acquisition experimental platform was built. Finally, the function of various waveform sound source devices is verified, and the feasibility of continuous wave measurement method is verified. By analyzing the collected data, the experimental results of acoustical characteristics of sediment measured by continuous wave are preliminarily obtained. Compared with the traditional pulse wave measurement method, it is necessary to manually interpret the received wave take-off point. The continuous wave measurement method can be used to quickly extract the acoustic parameters of seabed sediment by using relevant computer technology and matlab software. The development of various waveform acoustic sources provides the basic conditions for the exploration of seafloor sediment measurement methods and lays a foundation for further improvement research. Summing up the research work in this paper, a variety of wave source devices can work stably, and the comparison of measured waveforms shows that the continuous wave waveforms are more stable and have a better prospect in the study of sediment acoustic characteristics. Combined with the problems and shortcomings found in experimental operation and data calculation, further improvement measures and suggestions are put forward.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P733.2

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本文編號：1896996