海洋環(huán)境噪聲場(chǎng)是海洋中的固有聲場(chǎng),它是海洋環(huán)境的鑒別特征;也對(duì)探測(cè)聲信號(hào)構(gòu)成干擾。因此,我們既可以利用海洋環(huán)境噪聲進(jìn)行海洋參數(shù)反演;又可以利用海洋環(huán)境噪聲在一定尺度內(nèi)不相關(guān)的特性,通過布陣抑制海洋環(huán)境噪聲提高聲納設(shè)備的信號(hào)檢測(cè)概率。對(duì)于矢量水聽器,其固有的偶極子指向性,可以有效抑制各向同性噪聲,不同方向質(zhì)點(diǎn)振速的測(cè)量可將噪聲場(chǎng)分解為水平和垂直方向進(jìn)行研究。與普通矢量水聽器相比,光纖矢量水聽器具有靈敏度高、傳輸損耗小、組網(wǎng)便利、便于長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。本文基于光纖矢量水聽器對(duì)海洋環(huán)境噪聲場(chǎng)的相關(guān)特性、譜特性和指向性進(jìn)行了理論分析、建模仿真和試驗(yàn)研究:1、推導(dǎo)了單點(diǎn)和垂直均勻線列陣的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速的相關(guān)矩陣;系統(tǒng)闡述了表征海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)譜特性的噪聲譜級(jí)、相干函數(shù)、相干場(chǎng)和擴(kuò)散場(chǎng)、相位譜等基本概念和物理意義;推導(dǎo)了考慮振速通道自噪聲情況下各向同性噪聲場(chǎng)中矢量水聽器的空間增益。2、建立了基于拋物方程的海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)模型,并對(duì)點(diǎn)源和表面噪聲源進(jìn)行了水平相關(guān)性、垂直相關(guān)性、垂直指向性和噪聲譜級(jí)的仿真,驗(yàn)證了模型的正確性。3、通過矢量波束形成方法仿真研究了海洋環(huán)境噪聲場(chǎng)指向性的特性,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理:說明淺海近岸水平噪聲,無雨時(shí)主要來自開闊外海,大雨時(shí)接近于各向同性;分析了指向性與空間增益之間的關(guān)系。4、進(jìn)行了單基元四分量光纖矢量水聽器淺海環(huán)境噪聲的海上測(cè)量試驗(yàn),并對(duì)無雨和大雨的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比:無雨時(shí),200Hz以下聲壓軸和X軸相干系數(shù)較大,有沿X軸方向的噪聲能流;Y通道在800Hz以上相干系數(shù)較大,存在噪聲能流,可能是遠(yuǎn)海的風(fēng)動(dòng)噪聲產(chǎn)生;存在噪聲能流時(shí),相位差較為穩(wěn)定。大雨時(shí),各個(gè)通道之間相干系數(shù)很小,噪聲場(chǎng)能量處于“凍結(jié)”狀態(tài)。
【學(xué)位單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P733.22;TB565.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 光纖矢量水聽器概述
        1.1.1 光纖矢量水聽器的基本原理
        1.1.2 光纖矢量水聽器的研究現(xiàn)狀
    1.2 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 海洋環(huán)境噪聲模型
        1.2.2 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)相關(guān)特性的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)譜特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究意義及內(nèi)容
第二章 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)特性分析的理論研究
    2.1 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)的相關(guān)特性
        2.1.1 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)相關(guān)特性的基本概念
        2.1.2 各向同性噪聲場(chǎng)中聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速的時(shí)空相關(guān)性[34][36]
    2.2 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)的譜特性
        2.2.1 噪聲譜級(jí)
        2.2.2 噪聲級(jí)
        2.2.3 相干函數(shù)
        2.2.4 相干場(chǎng)和擴(kuò)散場(chǎng)[46]
        2.2.5 相位譜
    2.3 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)的指向性
        2.3.1 矢量水聽器的指向性指數(shù)
        2.3.2 海洋環(huán)境噪聲指向性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于拋物方程的海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)模型及其仿真
    3.1 基于拋物方程的海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)模型
        3.1.1 拋物方程的推導(dǎo)
        3.1.2 拋物方程求解
        3.1.3 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)模型的建立
    3.2 海洋環(huán)境噪聲矢量場(chǎng)特性仿真
        3.2.1 噪聲矢量場(chǎng)的相關(guān)性仿真
        3.2.2 噪聲場(chǎng)的垂直指向性仿真
        3.2.3 矢量噪聲譜級(jí)仿真
    3.3 本章小結(jié)
第四章 矢量海洋環(huán)境噪聲特性分析
    4.1 試驗(yàn)介紹
        4.1.1 試驗(yàn)裝置介紹
        4.1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
    4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析
        4.2.1 噪聲級(jí)
        4.2.2 相干系數(shù)和相干分量
        4.2.3 相位譜
        4.2.4 指向性
    4.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間發(fā)表論文情況


本文編號(hào)：2880373