發(fā)布時間：2021-11-17 22:57

　　水下主動電定位技術是一種新型的水下探測和環(huán)境感知技術,它的發(fā)現(xiàn)是受弱電魚類主動電定位系統(tǒng)的啟發(fā)。水下主動電場探測系統(tǒng)（UAES）獲取的幅頻特性可以有效地評估被測物體的材料組成、形狀、電導率等信息。傳統(tǒng)的UAES往往僅對幅頻信息進行收集和分析,雖然能夠的到部分有效信息,但是忽略了同樣重要的相位信息。我們采用單頻信號、多頻信號、和構(gòu)造仿生采樣信號信號分別對金屬組合體和有機體進行了探測,。同時,我們對水下探測系統(tǒng)的探測信號、探測裝置進行了創(chuàng)新和升級,提高了其探測效率和探測性能。1.首先進行資料收集,通過閱讀大量國內(nèi)外文獻,收集并分析弱電魚類相關研究,以及水下探測技術的研究與發(fā)展。闡述弱點魚類的研究重點和應用前景。在研究基礎上做出合理的假設與展望,梳理理論發(fā)展過程和經(jīng)驗。在前人的研究的基礎上,提出具有創(chuàng)新性、有意義并且切實可行的研究方向與研究目標。2.其次應用業(yè)界認可度和信號還原度最高的Cole-Cole模型對激發(fā)極化效應進行簡化,對弱電魚類的水下電場探測系統(tǒng)進行理論模型搭建。使用短時傅里葉變換和譜分析,對探測信號進行分析,得出其幅頻特性和相頻特性,提取特征值。并應用仿生學原理,構(gòu)建功率密度更... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

弱電魚示例

第一章緒論3微觀來源，Zakon在1986年提出了一個基于對這些受體的生理和解剖學觀察結(jié)果的P受體和T受體的微觀模型。該模型中所考慮的受體系統(tǒng)包括一個受體細胞，一個由支持細胞組成的緊密連接，以及一個支配受體細胞的傳入神經(jīng)纖維。頂膜中只包括Na+，K+的滲漏通道�；啄こ薔a+、K+的泄漏通道外，還包括電壓敏感的Ca2+通道和Ca2+激活的K+通道。但是相比弱電魚的響應特性，這個感受器模型存在著一些缺陷。首先，弱電魚中的一個受體器官包含許多EOD,受體，而模型器官僅包括一個受體細胞。其次，根據(jù)1990Sanchez和zakon的研究結(jié)果，弱電魚的電受體器官T受體單元受到活躍的神經(jīng)纖維支配。而這個模型的傳入纖維僅支配一個受體器官。[5,6]圖1-2EOD作用機制模型到目前為止研究的所有電魚都可以獨立確定具有識別復雜阻抗的物體的電容和電阻分量這兩種能力。這種能力使魚能夠區(qū)分生物和非生物，因為電容是生物的屬性。例如來自非洲金槍魚和南美體型使用不同的電容檢測機制。Mormyrids檢測電容引起的EOD波形畸變，而象鼻魚Gymnoforms則進行時間測量。Gymnoforms測量它們在靠近物體的身體部位誘導的EOD相對于距離較遠的未受影響的身體部位的時間相移。[7,8]科研界雖然對脈沖型魚體的電容檢測進行了廣泛的研究，但對波型魚體的電容靈敏度研究甚少。檢測目標阻抗的能力是至關重要的，因為獵物如昆蟲幼蟲和小型甲殼類動物，由于其有機體組織的構(gòu)成結(jié)構(gòu)，往往是既有電容又有電阻。周期信號的幅度和相位的調(diào)制是頻率信號處理的兩個方面，需要共同評估才能更好

第二章水下電場原理、模型搭建與實驗處理方法9圖2-1弱電魚類偶極子模型一個物體周圍存在電場時，該電場在該物體上感應出一個偶極子。當物體進入偶極子的電場時，由于物體的電學性質(zhì)與周圍環(huán)境的不同，電場會發(fā)生畸變。在特定測量點的偶極擾動的大小是物體位置、大孝形狀和電對比度以及物體處的電場強度的函數(shù)。研究表明，通過檢測電場分布的畸變和體表電位的變化，弱電魚類可以在完全黑暗和渾濁的環(huán)境中導航和定位物體。魚還可以獲得形狀、大孝材料成分和更復雜的環(huán)境信息，如電化學特性[1]。2.2主動電場探測建模2.2.1弱電魚主動電場探測模型相關研究表明，EOD既可以發(fā)射連續(xù)的準正弦波(“正弦型”)，也可以發(fā)射離散的脈沖型(“脈沖型”)。對不同物種目標定位系統(tǒng)的波形的研究發(fā)現(xiàn)[38]，我EOD產(chǎn)生的電場的覆蓋全身的波形對于每個物種來說都是非常典型的[39]。在距排泄點一定距離處，排泄物的空間分布呈偶極子分布。然而，近場可能相當復雜，并且“遠離偶極子”[35]。具有不同于周圍水的電特性的物體會扭曲弱電魚身體周圍的電場[1,3]。失真程度取決于對象的大孝橫向距離、形狀和電屬性。弱電魚的皮膚能夠檢測到其周邊的電場強度，然后通過分析產(chǎn)生的2-D電圖像來定位物體。許多建模和理論研究已經(jīng)評估了還原電阻性物體的電子圖像的可能性[40-41]。1998年；許多科研工作人員在EOD計算的基礎上提出了電感受器和電感覺側(cè)線葉中電感覺信息的總體編碼[42-43]。這些研究集中在物體在電感覺系統(tǒng)中引起的電場幅度調(diào)制的變化。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Cole-Cole模型的水下主動電場定位系統(tǒng)有限元模擬[J]. 彭杰鋼,吳俊.  科學通報. 2016(23)
[2]有限沖擊響應濾波（FIR）和快速傅里葉變換（FFT）在激發(fā)極化法中的應用[J]. 薛品,李志華,沈茂丁,徐華文.  科學技術與工程. 2015(29)
[3]基于LabVIEW的相位差測量仿真平臺設計[J]. 呂亞林.  中國計量. 2013(04)
[4]基于LabVIEW的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 熊剛,凌必利.  核電子學與探測技術. 2013(01)
[5]儲層巖石時間域激發(fā)極化效應的數(shù)學模擬[J]. 關繼騰,于華,王謙,范業(yè)活,程媛媛.  計算物理. 2012(03)
[6]基于LabVIEW和DSP串口的多通道電機參數(shù)采集系統(tǒng)[J]. 徐華中,黃麗萍.  電子測量技術. 2011(04)
[7]TDMS文件及其Matlab讀取方法[J]. 陳宏希.  蘭州石化職業(yè)技術學院學報. 2010(04)
[8]基于LabVIEW的相位差測量技術的研究與實現(xiàn)[J]. 苗立交,楊新華.  電子測量技術. 2010(06)
[9]基于LabVIEW的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J]. 林爽,楊風.  山西電子技術. 2009(03)
[10]金屬材料分析[J]. 馬沖先,吳誠.  分析試驗室. 2006(12)

碩士論文
[1]激勵信號的頻率特性對水下主動電場定位系統(tǒng)的影響研究[D]. 王穎利.電子科技大學 2018



本文編號：3501787