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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

作　者: 段海鹏
导　师: 刘丽华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 水下声信号水表面波激光干涉测试
分类号: TM935.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 56次
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内容摘要

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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