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海洋环境物理场特性测试与分析技术研究

作　者: 刘庆文
导　师: 付永庆；刘文帅
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 环境噪声 物理场 线阵 矢量传感器 水雷引信
分类号: X12
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 283次
引　用: 4次
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内容摘要


本课题来源于大连测控技术研究所承担的环境试验与观测“十五”计划项目“海洋环境物理场测量分析与研究”课题的环境噪声场测量与分析部分。 海洋环境物理场主要包括海洋环境噪声场、环境磁场、水压场、电场等。其中,环境噪声场和环境磁场对水中目标特性研究和水雷引信设计具有直接影响。随着潜水艇辐射噪声的降低,对潜艇辐射噪声的检测与评估方法和手段提出了更高的要求。为了测量低噪声潜艇的辐射噪声,必须对潜艇试验海区的海洋环境噪声有一个深入的了解,因此环境声场的研究成为了各国研究的重点和热点。本文主要以海洋环境噪声场特性为主要研究内容,可以分为海洋环境噪声场测试和海洋环境噪声分析两部分。 本文第一部分主要是海洋环境噪声场的测试方法,首先介绍与环境噪声测量和分析有关的概念、计算公式、环境噪声的基本特性及噪声测量有关的共性知识,如测量的基本方程、基本的测量系统等。接着,介绍背景噪声的几种测量方法,主要包括单水听器系统、直线阵和矢量水听器系统的构成及其布放方式。在海洋环境噪声分析部分,从不同研究方法不同角度出发研究了海洋环境噪声场的多种特性。首先利用单水听器测得的数据总结出大连海域环境噪声的数学模型,然后通过对直线阵数据的分析证明了该模型的有效性,最后本文利用三分量矢量传感器试验装置,对试验海区海洋环境噪声进行了测试,利用多种分析方法,对环境噪声的组成、分布规律等进行了研究,分离环境噪声场为各向同性和各向异性噪声场,并对矢量传感器噪声测量的增益进行了探讨。

全文目录


第1章 绪论  10-15
  1．1 课题来源及研究背景  10-11
  1．2 国内外研究水平  11-12
  1．3 课题的主要任务和意义  12-13
    1．3．1 课题的主要任务  12
    1．3．2 课题的意义  12-13
  1．4 论文的主要内容  13
  1．5 论文的结构安排和意义  13-15
第2章 海洋环境噪声的特性和基本概念  15-25
  2．1 海洋环境噪声及其分类  15
  2．2 海洋环境噪声特性  15-17
    2．2．1 谱特性  15-16
    2．2．2 变化性  16
    2．2．3 幅度分布特性  16
    2．2．4 空间相关性  16-17
  2．3 噪声是一种随机过程  17-18
  2．4 声学量的定义和噪声计算  18-24
    2．4．1 声学量及其单位  18-22
    2．4．2 频带声压级、声压谱级和总声级  22-24
  2．5 本章小结  24-25
第3章 海洋环境物理场测量方法比较  25-35
  3．1 利用单水听器的测量与分析技术  25-29
    3．1．1 对测量水听器的技术要求  25-26
    3．1．2 利用单水听器测量的系统构成及布放方式  26-29
  3．2 利用直线基阵的测量与分析  29-31
    3．2．1 直线阵结构介绍  29-30
    3．2．2 直线阵的布放方法  30-31
  3．3 利用矢量传感器的测量与分析技术  31-32
    3．3．1 利用矢量传感器的应用背景  31
    3．3．2 矢量传感器  31-32
    3．3．3 矢量传感器测试系统的构成与布放方式  32
  3．4 海洋环境物理场数据的获取  32-34
  3．5 本章小结  34-35
第4章 海洋环境物理场数据的分析处理方法  35-45
  4．1 海洋环境噪声的经典处理方法  35-40
    4．1．1 数据处理原则  35-38
    4．1．2 实验室条件下噪声分析系统构成  38-40
  4．2 现代信号处理技术在海洋环境物理场中的应用  40-44
    4．2．1 小波变换在海洋环境物理场中的应用  40
    4．2．2 小波变换方法  40-43
    4．2．3 小波变换模极大值检测在海洋物理场信号分析中的应用  43-44
  4．3 本章小结  44-45
第5章 海洋环境物理场不同处理方法结论对比  45-66
  5．1 利用单水听器数据建立的海洋环境噪声特性模型  45-46
  5．2 利用直线阵测得数据的分析结果  46-48
  5．3 利用矢量传感器测量噪声场的原理  48-54
    5．3．1 相干源辐射噪声声压与振速的相关性  48-50
    5．3．2 各向同性干扰场中声压与振速的相关性  50-51
    5．3．3 声场引起的声压与振速的相位关系  51-54
  5．4 利用矢量传感器测得数据的分析结果  54-65
    5．4．1 声压一振速的功率谱分析  54-57
    5．4．2 互谱特性分析  57-58
    5．4．3 相干函数分析  58-59
    5．4．4 方位谱分析  59-60
    5．4．5 各向同性和各向异性噪声场分离  60-62
    5．4．6 矢量传感器噪声测量增益  62-64
    5．4．7 结论  64-65
  5．5 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境物理学
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