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基于激光干涉原理的水下声信号频率测试技术的研究

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目录

基于激光干涉原理的水下声信号 频率测试技术的研究

RESEARCH ON THE TEST TECHNOLOGY OF FREQUENCY OF UNDERWATER ACOUSTIC SIGNALS BASED ON THE LASER INTERFERENCE PRINCIPLE

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 论文的主要内容

第2章 激光干涉法探测水下声信号频率的基本理论和原理

2.1 激光干涉测量原理

2.2 水下声信号引起的水表面波动

2.3 干涉法探测水下声信号的原理

2.4 本章小结

第3章 探测系统的总体设计

3.1 光路单元设计

3.2 水声信号产生单元设计

3.3 数据采集和信号处理单元设计

3.4 本章小结

第4章 水下声信号的特征分析及频率提取

4.1 平静水表面的水下声信号频域特征分析

4.2 非平静水表面的水下声信号频域特征分析

4.3 中低频水下声信号的频率提取

4.4 高频水下声信号的频率提取

4.5 本章小结

第5章 实验及系统误差分析

5.1 水下声信号频率测试实验

5.2 系统误差分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢

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摘要

近年来,随着科学技术的快速发展,海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们所重视。要想更好地合理利用海洋资源,占据军事上的有利地位,必须不断发展先进的水下探测技术。目前广泛应用的声纳技术由于机动性比较差,难以进行灵活、迅速的大面积搜索,已经不能满足日益发展的水下探测的要求。而激光遥感探测技术由于具有可远距离、非接触、机动性好等优点,成为未来探潜的主要发展方向。本文深入研究了激光干涉原理和水表面波对入射激光的强度调制理论,提出了基于激光干涉原理的水下声信号频率探测方法,利用携带声波信息的散射光和参考光的干涉结果提取水下声信号的频率信息,并对其进行了理论分析和实验验证。
  提出了基于激光干涉原理利用携带声波信息的反射光和参考光的干涉现象来获取水下声信号频率的方法,完成了水声探测系统的整体设计方案。设计了基于迈克尔逊干涉仪的激光光路,组建了产生水下声信号的模拟单元,对影响光路的因素进行了分析并提出了优化方案。设计了干涉信号的采集程序、信号处理程序。通过理论研究与仿真,对水下声信号的时域和频域特征进行了详细的分析,给出了水下声信号的频率提取算法。搭建了实验系统,对水下声信号的频率探测进行了验证性实验。实验结果证明,此方法可以准确探测出水下声信号的频率信息,验证了该方法的可行性。在中低频对各个频率3次测量的最大标准偏差为0.24Hz,最大相对误差为0.25%。在高频对各个频率3次测量的最大标准偏差为5.1Hz,最大相对误差为0.25%。

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