基于幅度调制激光干涉技术的水下声信号测量研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzz999z
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水下的目标探测一直都是军用和民用领域的热点研究问题,实现水下声信号的测量是突破水下通信、水体探测及水下目标的定位等难题的基础,对我国海洋资源的开发和保护、深远海探测与安保和新型装备制造等多个领域具有重要的作用。为提高激光干涉水声测量方法的抗干扰能力,本文提出了幅度调制激光干涉水声测量方法,利用可调谐半导体激光器高频调谐特性对激光信号进行幅度调制,在不增加额外硬件设备基础上抑制测量端外部噪音对干涉测量结果的影响,提升激光干涉水声测量结果信噪比。围绕着这一主题,本文主要进行以下几个方面的研究工作:(1)分析了水下声源引起水表面波振动的相关理论知识,以及基于激光干涉水声测量技术的水表面波振幅与频率求解方法。根据可调谐半导体激光器调谐特性,引入高频电流驱动激光干涉水声信号调制与锁相放大信号解调制手段,形成幅度调制激光干涉水声测量方法。实验获取了不同电流驱动频率和驱动幅值条件下可调谐半导体激光器波长变化特性,掌握了幅度调制过程激光波长变化范围。(2)对幅度调制激光干涉水声测量过程中的相关影响因素进行仿真研究,分析了激光干涉水声测量信号特征,并与光通量法信号进行对比。仿真结果表明,提高调制信号幅值可以正比例增大调制频段内的信号,有利于提高测量精度;当激光波长变化量远小于水表面波振幅时,幅度调制过程所导致的激光波长变化对于水声信号测量无影响;与传统激光干涉水声测量结果相比,强噪音干扰条件下幅度调制干涉测量结果信噪比可提升10d B以上。(3)搭建了基于1405nm可调谐半导体激光器的幅度调制激光干涉水声测量系统,详细介绍了系统组成及各个部分的功能与指标参数。对水下声源不同频率和不同振动强度条件下所引起的水表面波信号进行了大量实验测试,结果表明幅度调制激光干涉水声测量方法可以准确还原激光干涉水声信息,信号特征与传统激光干涉水声测量结果一致。在实验室内水表面波频率测量结果标准偏差为0.87Hz,振幅测量结果标准偏差为0.19nm,具有较好的稳定性和一致性。在此基础上实验分析了调制幅值以及相干光束强度变化对于测量信号的影响。通过在测量端增加杂散光干扰,实验验证了幅度调制激光干涉水声测量方法的抗干扰能力。本文通过理论分析、仿真和实验研究验证了幅度调制激光干涉水声测量方法对于水下声源频率特性的捕捉能力以及抗干扰能力,实现了对于水下声源工作特性的准确测量,研究工作进一步发展了激光-声联合探测技术的相关理论与方法,对于促进激光干涉水声测量技术在水下目标探测等方面的应用具有重要意义。
其他文献
随着我国工业化和城镇化的不断发展,其废水排放量逐年增加,造成大量水体被污染。近几年,我国出台了许多环境保护政策,加大了环境保护力度,水质虽然在逐渐改善,但是水中氨氮、磷和重金属含量过高导致的水体富营养化和重金属污染现象依旧严重。本课题采用水热合成技术制备出主要矿物相为C-S-Hgel和托贝莫来石的硅酸盐滤料,研究其物理性能和水解性能,并将滤料应用于污水处理领域,去除水中的氨氮、磷和镍离子污染物。本
我国畜禽养殖业居世界前列,在国家支持和社会需求的双重作用下,养殖业呈快速有序发展趋势。然而,随之而来的因畜禽粪便处置不当带来的环境污染问题日益严峻。合理利用好畜禽粪便资源,可以有效减少化肥使用,同时减轻环境污染,实现人类可持续发展目标。本文以养殖业最常见的五种畜禽粪便为研究对象,针对其危害性大、资源化处理难度高等一系列问题,对比分析了基本理化性质及特征,讨论了在处理和利用上的难点。在此基础上,利用
学位
学位
随着科技的发展和信息的海量增加,在实际应用中对高分辨率图像的需求也在不断地增加,而空间分辨率作为评价图像质量的重要指标,如何有效地提升图像的分辨率,一直是学术界与产业界关注的热点问题。由于图像采集过程中会受到多种因素的干扰,包括光学物理器件、存储容量、传输带宽、成像环境等,使用算法和软件对图像进行超分辨率增强,是一种行之有效的途径。本文主要研究基于深度学习的图像超分辨率重建,完成了单幅图像与多幅图
内控表现为一套流程,内控流程的设计与再造应符合建评分离、依法合规、全面覆盖、自上而下、三个导向、适度制衡、突出重点、前位控制等要求。内控流程设计与再造中最关键的程序是风险评估、流程分析、流程再造和流程表现。其中,风险评估要关注评估什么风险、怎样评估风险和把风险控制在何种水平,流程分析要从整体上和各要素上进行分析,流程再造要重点关注发展战略、管控模式、组织架构和授权体系等内容,内控流程可表现为内控手
随着生活水平的提高,人们越来越重视自身健康及环境保护,因此有关健康评估或环境监测的新型传感技术的开发受到了极大的关注。电化学传感技术因为其高灵敏度、高选择性、成本低廉、操作简单等优点而在众多传感技术中脱颖而出。发展电化学传感技术的核心在于开发具有高性能、低成本、高稳定性的传感材料。本论文探索并比较了不同的改性、修饰和复合工艺的优劣,通过不同的方法组合制备了多种氮化碳及其复合材料,并讨论了材料制备工
热电材料作为一种新型的能源材料,能够实现电能和热能之间的相互转换,在热能回收利用和制冷等领域有很大潜力。碲化钐和碲化钆作为镧系碲化物,具有良好的能带结构和良好的电子传输性能,即使在高载流子浓度下,复杂的能带结构也可以实现高塞贝克系数,且碲化镧(La3-xTe4)晶体结构复杂,空位处的声子散射以及高载流子浓度下的电子-声子散射能够降低晶格热导率。不过由于镧系元素非常活泼的特性,传统的液相法和金属熔融
太赫兹波具有光波和微波所没有的独特特性,在成像、通信、医疗、检测等领域有着广泛的应用前景。然而,由于缺少高功率、低成本、宽频带、小型化的太赫兹源,太赫兹技术的发展受到限制。现有的固态太赫兹源输出功率过低,无法满足太赫兹器件进一步研究的需求,需要对输出信号进行功率放大。纳米沟道场发射晶体管是传统电真空器件和固态器件的结合,有着低噪声、高功率、宽带宽、低成本的特点,其适合作为太赫兹功率放大器。众所周知
破片驱动能力是科学全面评价含能材料爆炸威力的一项重要参数,正确评价不同含能材料破片驱动能力,对含能材料理论研究和实际应用都具有一定的重要意义。针对当前含能材料爆炸破片驱动能力难以评定等问题,对不同含能材料破片驱动能力开展试验评价技术研究。根据破片驱动装置总体设计思路,设计破片驱动装置进行不同含能材料破片驱动能力评价试验,并使用AUTODYN对破片驱动装置进行1:1仿真建模,对不同质量的TNT和温压