基于激光多普勒測(cè)振技術(shù)的水下聲信號(hào)探測(cè)研究.pdf

1、水下聲信號(hào)的探測(cè)在海洋資源開發(fā)和保護(hù)，海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)，海洋測(cè)繪與勘探方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。在軍事領(lǐng)域，聲信號(hào)在海水中的傳播比光波和電磁波衰減小，傳播距離遠(yuǎn)，通常被用于水下通信載波信號(hào)。激光多普勒法探測(cè)水聲信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的潛艇探測(cè)，完成水下設(shè)備直接對(duì)空通信，增加通信的隱蔽性，提高通信的傳輸速率和實(shí)時(shí)性。
　　基于激光多普勒技術(shù)的水表面聲波探測(cè)技術(shù)，簡(jiǎn)單的說，就是用一束激光照射在被水下聲源擾動(dòng)的水面上，從水表面返回的散射光會(huì)產(chǎn)

2、生多普勒頻移，載有水下聲源的信息。令水面散射光與參考光發(fā)生干涉，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和處理從干涉信號(hào)中可以解調(diào)出水表面聲波信息。進(jìn)而還原出聲源的信息。這種由水面作為載波介質(zhì)完成空中和水下的直接通信的方法稱為“激光—聲”聯(lián)合探測(cè)技術(shù)，這種探測(cè)方法可以克服聲納技術(shù)的覆蓋范圍小、藍(lán)綠激光雷達(dá)的深度低等技術(shù)問題，因此受到越來越多的重視。此外，激光多普勒測(cè)量水聲振動(dòng)具有高精度，非接觸式測(cè)量，高空間分辨率和實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。而且利用頻率調(diào)制對(duì)水面環(huán)境要求相對(duì)較

3、低。
　　本論文主要研究基于激光多普勒測(cè)振技術(shù)的水下聲信號(hào)的探測(cè)，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.分析總結(jié)了水下聲信號(hào)激光探測(cè)的發(fā)展歷程，對(duì)國(guó)內(nèi)外水下聲信號(hào)的光電探測(cè)技術(shù)的方法進(jìn)行總結(jié)。介紹了激光多普勒測(cè)量振動(dòng)在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。針對(duì)水下聲信號(hào)從聲源傳播到水面引起的水表面波進(jìn)行理論分析，并對(duì)激光相干的探測(cè)手段進(jìn)行理論分析論證。
　　2.本論文主要測(cè)量頻率范圍為10Hz～20kHz的水下聲振動(dòng)，根據(jù)其信號(hào)頻率特點(diǎn)設(shè)計(jì)了干涉光路

4、和實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)探測(cè)要求，選擇合適的激光器、探測(cè)器和放大濾波電路。在信號(hào)處理方面，因?yàn)樾枰綔y(cè)的信號(hào)頻率在聲波量級(jí)范圍，所以采用labview編程控制計(jì)算機(jī)聲卡，對(duì)濾波放大后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集到PC，用MATLAB和Audition對(duì)后期信號(hào)進(jìn)行頻率分析解調(diào)。實(shí)驗(yàn)中采用信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)水下?lián)P聲器產(chǎn)生單一頻率的聲信號(hào)。
　　3.本論文分析水下聲信號(hào)的寬頻帶響應(yīng)特性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在10～20kHz波段，可以通過水表面波頻移來探測(cè)水下聲