【摘要】：主動電場技術(shù)是一種應(yīng)用低頻低壓電場進行探測的技術(shù),來源于對弱電魚的仿生研究,優(yōu)勢在于可在惡劣、渾濁、黑暗的水體環(huán)境中使用。為適應(yīng)水下探測技術(shù)發(fā)展需求,服務(wù)于海洋開發(fā)戰(zhàn)略需求,本文以主動電場技術(shù)應(yīng)用為題,搭建優(yōu)化水下探測實驗平臺,著重改進運動控制模塊,依據(jù)主動電場中被探測物體所引發(fā)的電場畸變導(dǎo)致的轉(zhuǎn)折頻率和信號幅值的變化提出了三種水下形狀探測方法,在對原始數(shù)據(jù)進行處理后均可得到目標物體在平面上的幾何形狀,使用方波脈沖信號與正弦信號結(jié)合探測,各方法簡述如下:1.從物體不同方向進行探測時轉(zhuǎn)折頻率不同,利用物體全方位的轉(zhuǎn)折頻率變化測定物體形狀;2.探測電極與被測物體橫截面所成角度變化時探測所得轉(zhuǎn)折頻率不同,對物體從同一方向的不同位置處探測,確定物體單方向幾何形狀;3.被測物體在電場中會導(dǎo)致接收信號電壓幅值發(fā)生變化,結(jié)合幅值與探測方位繪制物體形狀。分別將上述三種方法應(yīng)用在鋁、鐵、銅材質(zhì)的四棱柱、六棱柱、八棱柱、圓柱進行驗證,列出實驗數(shù)據(jù)并分析。對轉(zhuǎn)折頻率相關(guān)的電場特性及影響因素進行初步探究,得出以下結(jié)論:1.物體被測內(nèi)角的改變會導(dǎo)致轉(zhuǎn)折頻率的變化,但其趨勢與轉(zhuǎn)折頻率改變趨勢間無明顯的函數(shù)性關(guān)系;2.柱體與錐體的時頻特性曲線各有其特點。提出并初步驗證了這樣一種猜想:轉(zhuǎn)折頻率的改變與多種因素有關(guān),幾何形狀的改變帶來了電阻值的改變從而影響轉(zhuǎn)折頻率。在其他影響因素固定的情況下,隨著物體電阻值增大,其轉(zhuǎn)折頻率減小,二者是一種非線性關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P714
【圖文】：

-1 洛侖茲尼壺腹。(a)鯊魚頭部的洛侖茲尼壺腹和側(cè)線；(b)洛侖茲尼壺腹解剖結(jié)構(gòu)圖。魚通過尾部的放電組織建立低頻低壓的交變電場，通過分布在皮膚尼壺腹感知電場，在大腦中對感知電場的畸變進行分析，從而識別，針對不同的物體電場線畸變有所差異。通過這種探測方式，弱電要視覺、嗅覺。然而，僅僅通過電壓幅值變換而不通過其他輔助探立明確的距離感知，因為被探測物體的尺寸和材料的差異會以和距響電場圖像：生物的視覺圖像表現(xiàn)為隨著與物體距離的增加而減小類似，當(dāng)一個物體從從起始位置逐漸遠離時，主動電場圖像會隨著寸逐漸增大而其最大幅度逐漸減��；但是一個材質(zhì)相同但是尺寸更始位置處會產(chǎn)生和原物體物距改變后相同的效果。因此，弱電魚并電場圖像的成像尺寸或幅值變化。研究表明，沒有任何一種單一的式變化能夠充分的解釋距離探測機制，主動電場對物體的探測其實協(xié)作的方式，為了探測物體的大小、體積和復(fù)阻抗，弱電魚需要至

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文器官分布在弱電魚皮膚表面。當(dāng)弱電魚周圍不存在物體如阻抗等特征與周圍的水環(huán)境相似時，此時其所建立的，未發(fā)生畸變，如尾部電場所示；而當(dāng)電場中存在會引比如圖示的兩種物體，他們所引起電場線畸變趨勢相反個非導(dǎo)體，由于其不導(dǎo)電，在巖石處電場線表現(xiàn)出擴散電場線密度；反之在下方的蠕蟲，由于其導(dǎo)電性優(yōu)于水聚，即增強該處的電場線密度。巖石降低了電場強度同蟲則增大了幅值并引發(fā)信號畸變。弱電魚通過洛侖茲尼電場分布圖，對目標物體進行探測、導(dǎo)航、定位、識別

圖 2-3 發(fā)射電極示意圖。(a)電極排布示意圖；(b)一對電耦極子簡化電場模型圖接收電極采集到的電場信號則通過數(shù)據(jù)采集卡的接收端口反饋到電腦端，接收電極對使用數(shù)據(jù)采集卡的一組差分端口，通過共模抑制有效地消除外界干擾對內(nèi)電場的利用使得實驗現(xiàn)象更為明顯。經(jīng)過水體的衰減，接收極測得的信號幅值遠遠小于發(fā)射信號的幅值，數(shù)據(jù)采集卡有較高的精確度要求。實驗室原有 NI 公司型號為 USB-6289 的數(shù)據(jù)采集卡，隨著實驗的深入，為了滿足我們后續(xù)的實驗要求，添置了同一品牌下的 USB-6366。美國國家儀器( NI )公司首創(chuàng)了“虛擬儀器”這一測量概念，開發(fā)了基于計算機的具有良好兼容性的自動化平臺，主要應(yīng)用于測試、測量、設(shè)計、控制等領(lǐng)域。它提供的編程系統(tǒng) Labview 軟件是一種數(shù)據(jù)流式的圖形化編程環(huán)境，結(jié)合相應(yīng)模塊化的數(shù)據(jù)采集設(shè)備 DAQ（Data Acquisition ）使用。DAQ 系統(tǒng)由帶有相應(yīng)工作軟件的電腦、傳感器和 DAQ 測量部件組成。實驗中我們使用的就是這樣一個系統(tǒng)。在對 NI 提供的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行調(diào)研后，我們選擇 USB-6366。與 PCI 和

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本文編號：2758986