水下發(fā)聲目標(biāo)產(chǎn)生的水下聲場(chǎng)傳播到水-氣界面時(shí),會(huì)激勵(lì)水面產(chǎn)生微幅的水表面波動(dòng)。這一水表面的微幅波動(dòng)攜帶了大量的水下聲源的振動(dòng)信息,通過(guò)檢測(cè)這一微幅波來(lái)間接的探測(cè)水下聲源的發(fā)聲信息是一種可行的方案。本文的研究工作圍繞水表面聲波的光學(xué)干涉探測(cè)方法展開(kāi),從理論分析其應(yīng)具有的波動(dòng)形式,再通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了激光干涉探測(cè)法檢測(cè)水下發(fā)聲目標(biāo)的可行性。本文著重研究了光學(xué)外差干涉的PGC（Phase Generated Carrier）解調(diào)方案,并結(jié)合本研究課題進(jìn)行了算法改進(jìn)和創(chuàng)新。建立水下聲源引起水表面聲波的原理模型,理論分析光外差干涉探測(cè)水表面波信號(hào)形式,并對(duì)其頻譜特征進(jìn)行研究。水下聲場(chǎng)引起水表面產(chǎn)生同頻的水表面聲波,水表面聲波振幅與水下聲源頻率、聲源距水面距離呈反比。使用邁克爾遜激光干涉光路獲得干涉信號(hào),結(jié)合三角函數(shù)和貝塞爾函數(shù)將干涉信號(hào)展開(kāi)后分析其頻譜成分及分布。通過(guò)理論與仿真可知其頻譜分為低頻段和聲源頻率段,結(jié)合其關(guān)于中心頻率對(duì)稱的特點(diǎn)提出了提取中心頻率方法求解水下聲場(chǎng)頻率信息。為了解決由正交信號(hào)消隱引起的解調(diào)失真現(xiàn)象,對(duì)基于PGC解調(diào)的水下聲源探測(cè)方案進(jìn)行了改進(jìn)。在參考光路中引入高頻水表面... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

水下聲源引起水表面波模型

圖 2-2 垂直入射下水表面對(duì)激光的散射作用的邁克爾遜激光干涉光路結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，邁示。激光器發(fā)出兩路光束分別經(jīng)參考光路、為：r r 0 0 rm m 0 0 m2sin( )2sin( )E A t LE A t L 激光器分光鏡參考光路反射鏡測(cè)0 0 r r rE A Lm m mE A LI (t )

圖 2-4 干涉信號(hào)頻譜 水下聲源仿真信號(hào)如圖 2-4 所示，這一結(jié)果與上述式（2-17）帶 nωi的占據(jù)低頻帶，在中心頻率附近存在 ωs±nωi的頻譜帶分布，在二倍頻 2kHz 存在幅值更低的 2ωs±nωi頻率分量，更分微弱已經(jīng)不足以體現(xiàn)出來(lái)，這些結(jié)果與理論分析符合。實(shí)際的水表面來(lái)說(shuō)，水面存在的擾動(dòng)是一系列的低頻波動(dòng)相疊然滿足以上關(guān)系，不同的是低頻帶的譜線更加密集且更加復(fù)雜在參考臂增加了高頻載波的情況，其頻譜無(wú)非就是增了載波的，與單個(gè)水下聲源的零差干涉結(jié)果沒(méi)有本質(zhì)差別。因此上述的合實(shí)際水面擾動(dòng)情況下的外差干涉信號(hào)。從以上的頻譜分析來(lái)下聲源信號(hào)，如果其頻譜中高頻分量能夠與低頻帶相區(qū)分，可析的方法直接提取出水下聲源的頻率信息。但對(duì)于較為低頻的水表面自然擾動(dòng)產(chǎn)生的低頻帶相混疊，此時(shí)不再能夠從頻譜當(dāng)這也是引入 PGC 的相位解調(diào)技術(shù)的原因之一。涉信號(hào)頻譜帶寬的貝塞爾函數(shù)解釋

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3313727