基于激光干涉的水表面聲波探測技術(shù)研究.pdf

1、水下目標(biāo)的特征提取及識別技術(shù)是未來海洋工程所要研究的主要技術(shù)之一。本文的研究目的是從水表面聲波中提取出水下聲場信息，為航空遙測潛艇等水下目標(biāo)的進一步探索奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文研究基于激光干涉的水表面聲波探測技術(shù)，從水面散射光和參考光的干涉信號中解調(diào)出水表面聲波的頻率和振幅等信息，從而實現(xiàn)水下目標(biāo)的探測。圍繞這一主題，主要進行如下的研究工作：
　　以基爾霍夫理論為基礎(chǔ)，提出水面散射場強度空間分布的理論模型，并進行實驗驗證。借

2、助格林定理得到水面散射場強度的積分表達，分析水面散射光強與入射角、散射角、入射光強、入射光波長、觀測距離、介質(zhì)折射率等諸多因素的定量關(guān)系。著重探討入射光與散射光的幾何條件、水表面聲波振幅、波長對散射光強的影響，并進一步研究散射場強度和相位的概率分布問題，進行水下聲場信息的探測效率評估。
　　研究激光干涉法探測水表面聲波的原理，分析水面散射光與參考光干涉信號的時域和頻域圖譜特征。分別闡述無水下聲源、單一水下聲源和多個水下聲源時水表面

3、聲波頻率和振幅信息的計算方法。在光學(xué)暗室下建立了一套采用該方法探測水下聲信號的實驗裝置，實現(xiàn)了發(fā)聲頻率在100Hz-18kHz的水下目標(biāo)的實時探測。
　　為精確獲取水下聲源的發(fā)聲頻率，研究水下聲信號頻率提取技術(shù)。針對干涉條紋上出現(xiàn)的短時間尺度的高頻相位變化，采用局部數(shù)據(jù)處理技術(shù)解調(diào)出水下聲信號的頻率信息，實驗結(jié)果表明：相對誤差為0.7％，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于8Hz。由于小波分析在時域和頻域都有表征信號局部信息的能力，本文探討小波及小波包在