發(fā)布時間：2017-05-05 08:01

  本文關(guān)鍵詞：水表面聲波的激光干涉探測信號解調(diào)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技的發(fā)展,水下目標(biāo)可以向越來越深的海底活動,而且運動速度越來越快,隱蔽性能越來越好,對潛艇等水下目標(biāo)的噪聲信息的捕捉與識別難度也越來越大,傳統(tǒng)的聲吶技術(shù)已經(jīng)很難滿足目標(biāo)探測的要求。將激光干涉技術(shù)應(yīng)用到水表面聲波的探測中,對探測到的激光干涉信號解調(diào),快速的還原出水下目標(biāo)的相關(guān)信息,能夠有效的實現(xiàn)對潛艇等水下軍事目標(biāo)的精準(zhǔn)的探測、識別和定位,同時這項技術(shù)在海洋資源的探測開發(fā)和利用中也有重要作用。本課題基于激光干涉原理,將激光干涉技術(shù)應(yīng)用到水表面聲波的探測中,利用3×3耦合器法以及微分交叉相乘(DCM)技術(shù),研制了基于DSP的水表面聲波激光干涉探測信號的解調(diào)系統(tǒng),快速實時地對信號進行解調(diào)還原出水下目標(biāo)的相關(guān)信息,研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分:對激光干涉法探測由水下聲源振動引起的水表面聲波以及探測中相位調(diào)制的原理進行了研究,分析了激光干涉探測水表面聲波信號解調(diào)方法中譜分析法的不足,提出了相位解調(diào)方案,將3×3耦合器法應(yīng)用到水表面聲波干涉探測信號的解調(diào)中。深入研究了3×3耦合器法的解調(diào)原理,給出了從耦合器輸出的光信號中解調(diào)出水表面聲波信號的解調(diào)算法,確定以DCM方法為基礎(chǔ)實現(xiàn)多普勒探測信號相位解調(diào)算法的研制。對激光多普勒探測光路進行了設(shè)計,搭建了一套基于聲光耦合的干涉型全光纖探測光路。設(shè)計了硬件解調(diào)電路的各個電路模塊,對相關(guān)算法模塊的編程思路進行了梳理,在此基礎(chǔ)上編制了以DCM相位解調(diào)算法為核心的DSP解調(diào)程序。利用設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)對由水下聲源的振動引起的水表面聲波進行解調(diào)實驗,并對解調(diào)結(jié)果進行了分析。實驗結(jié)果表明,對各個頻率水表面聲波信號進行3次測量,頻率的最大相對誤差的絕對值為0.67%。在聲壓不變的條件下,解調(diào)得到的水表面聲波信號的頻率與振幅之間的變化趨勢與理論分析一致。初步驗證了利用該解調(diào)系統(tǒng)實時還原出水表面聲波信息的可行性。
【關(guān)鍵詞】：水表面聲波 干涉探測 解調(diào) 3×3耦合器 微分交叉相乘
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.3;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 課題研究的目的和意義9
• 1.2 水表面聲波探測技術(shù)研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 激光斜率掃描探測技術(shù)10-11
• 1.2.2 激光透射成像探測技術(shù)11-12
• 1.2.3 激光衍射探測技術(shù)12-14
• 1.2.4 激光干涉探測技術(shù)14-15
• 1.3 Mach-Zehnder干涉信號解調(diào)方法15-23
• 1.3.1 定向耦合器解調(diào)法16-17
• 1.3.2 相位生成載波解調(diào)法17-20
• 1.3.3 主動零差解調(diào)法20-22
• 1.3.4 經(jīng)典外差解調(diào)法22-23
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 水表面聲波干涉探測信號解調(diào)的基本原理25-34
• 2.1 引言25
• 2.2 水表面聲波的產(chǎn)生機理25
• 2.3 水表面聲波的激光干涉探測原理25-27
• 2.4 干涉信號相位調(diào)制機理27-28
• 2.5 水表面聲波干涉探測信號的解調(diào)方法28-32
• 2.5.1 譜分析法28-32
• 2.5.2 相位解調(diào)法32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第3章 水表面聲波干涉探測信號解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計34-60
• 3.1 引言34-35
• 3.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案35
• 3.3 水下聲信號產(chǎn)生部分的設(shè)計35-36
• 3.4 實驗光路的設(shè)計36-42
• 3.4.1 器件的選擇36-39
• 3.4.2 光路設(shè)計39-42
• 3.5 信號處理模塊的設(shè)計42-59
• 3.5.1 干涉信號解調(diào)的數(shù)學(xué)模型42-46
• 3.5.2 DCM與反正切解調(diào)法的對比46-51
• 3.5.3 解調(diào)系統(tǒng)的動態(tài)解調(diào)范圍上限研究51-55
• 3.5.4 解調(diào)系統(tǒng)的群延遲特性研究55-57
• 3.5.5 解調(diào)系統(tǒng)的高通濾波器研究57-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第4章 解調(diào)算法的DSP實現(xiàn)60-67
• 4.1 引言60
• 4.2 硬件電路設(shè)計60-64
• 4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計60-62
• 4.2.2 DSP模塊設(shè)計62-64
• 4.3 軟件設(shè)計64-66
• 4.3.1 軟件流程設(shè)計64
• 4.3.2 微分器設(shè)計64-65
• 4.3.3 積分器設(shè)計65
• 4.3.4 高通濾波器設(shè)計65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第5章 解調(diào)系統(tǒng)的實驗分析67-77
• 5.1 引言67
• 5.2 水表面聲波干涉探測信號解調(diào)實驗67-70
• 5.3 實驗結(jié)果分析70-76
• 5.3.1 水表面聲波解調(diào)信號頻率的分析70-75
• 5.3.2 水表面聲波解調(diào)信號幅值的分析75-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻79-84
• 致謝84

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王燕;方爾正;;激光探測水下聲信號方法原理與對比研究[A];第十二屆船舶水下噪聲學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2009年

  本文關(guān)鍵詞：水表面聲波的激光干涉探測信號解調(diào)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：345937