沉積物聲速頻散和衰減實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、隨著海洋技術(shù)逐漸的發(fā)展，海底沉積物的特性在軍事和民用上的應(yīng)用也日益增加，而準(zhǔn)確、快速地獲取海底沉積物聲學(xué)特性參數(shù)技術(shù)也成為當(dāng)今海洋研究的重要內(nèi)容之一。對(duì)于沉積物中聲速和衰減系數(shù)的測(cè)量，時(shí)延和幅度的提取是否準(zhǔn)確則顯得尤為重要。當(dāng)發(fā)射信號(hào)是窄帶信號(hào)時(shí)，要想獲得較高的時(shí)延估計(jì)精度就必須應(yīng)用超分辨率的時(shí)延估計(jì)方法。本文主要研究沉積物聲速和衰減系數(shù)的測(cè)量以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，為了實(shí)現(xiàn)沉積物特性參數(shù)的獲取和信號(hào)時(shí)延的提取，實(shí)驗(yàn)以沙質(zhì)沉積物為對(duì)象，在實(shí)

2、驗(yàn)室條件下研究了沉積物特性參數(shù)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行超分辨率的時(shí)延提取。
　　本文首先綜述了海底沉積物中聲速和衰減的測(cè)量方法，隨后介紹了時(shí)延估計(jì)算法的發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀，并總結(jié)了基于窄帶信號(hào)的超分辨率時(shí)延估計(jì)方法，包括：拷貝相關(guān)法、DL-LS算法、DL-LS-MUSIC算法和WRELAX算法。在不同信噪比、不同的脈沖寬度和信號(hào)幅度調(diào)制（加Blackman窗）條件下，通過(guò)MATLAB編程給出了四種算法的仿真結(jié)果，對(duì)上述算法的時(shí)延估計(jì)性能進(jìn)

3、行了對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：DL-LS-MUSIC算法的分辨率最高，其次為DL-LS算法，再次為WRELAX算法。雖拷貝相關(guān)法分辨率較低，但比較適合信噪比較低的情況。
　　進(jìn)一步重點(diǎn)描述了沙質(zhì)沉積物聲速和衰減的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和信號(hào)分析，發(fā)現(xiàn)WRELAX算法和拷貝相關(guān)法的聲速處理結(jié)果基本一致，而DL-LS算法的處理結(jié)果偏大，然后簡(jiǎn)述了三種經(jīng)典的沉積物聲傳播模型（包括Biot理論、EDFM和Buckingham模型）并與

4、處理結(jié)果對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：WRELAX算法和拷貝相關(guān)法的聲速處理結(jié)果與Biot和EDFM的聲速頻散曲線較為接近；而DL-LS算法的聲速處理結(jié)果與Buckingham模型的聲速頻散曲線接近。
　　最后利用LabVIEW平臺(tái)對(duì)算法和模型進(jìn)行集成，對(duì)信號(hào)進(jìn)行拷貝相關(guān)分析后得到了沉積物中的聲速和衰減系數(shù)，并且將測(cè)量結(jié)果與三種經(jīng)典聲傳播模型預(yù)報(bào)結(jié)果對(duì)比分析。本軟件中比較突出的部分是在用戶輸入關(guān)鍵字后可以自動(dòng)搜索文件夾中的匹配文件，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)