聲透鏡成像關鍵技術研究.pdf

1、本文圍繞著聲透鏡成像技術,對透鏡聲場模型的改進、透鏡系統(tǒng)的分析與設計、透鏡系統(tǒng)的水池試驗及可用于聲透鏡成像技術的壓縮傳感理論四個方面展開了研究。
　　詳細闡述了混合法透鏡聲場模型的基本結構及實施方法,并分析了其優(yōu)點及仍需改進的地方。在此基礎上,提出了改進的混合法透鏡聲場模型,即改進的射線聲學-基爾霍數(shù)值積分混合模型和改進的射線聲學-求和法混合模型。詳細介紹了改進的混合法的基本結構及實現(xiàn)方法,并給出了仿真與試驗結果,從而驗證了改進的

2、混合法透鏡聲場模型較原混合模型在模擬透鏡聲場性能上具有更高的準確度。
　　運用改進的混合法透鏡聲場模型,仿真分析了透鏡系統(tǒng)的焦點布放問題,詳細研究了透鏡系統(tǒng)的各參數(shù)對透鏡系統(tǒng)波束性能的影響情況。這些參數(shù)包括幾何參數(shù)(界面形狀、界面尺寸、透鏡個數(shù)及鏡間距)、材料參數(shù)(聲速和聲衰減系數(shù))、環(huán)境溫度和工作頻率等。根據(jù)仿真分析得到的先驗知識,進行了四個透鏡系統(tǒng)的設計:
　　一、由單個透鏡構成的單透鏡系統(tǒng);
　　二、由兩個透鏡構

3、成的透鏡組系統(tǒng);
　　三、在水平方向和垂直方向上都具有聚焦性能的二維透鏡;
　　四、能夠抵抗環(huán)境溫度影響復合透鏡系統(tǒng),并給出了仿真結果及加工成型的透鏡實物圖。
　　對已設計的透鏡系統(tǒng)進行了水池試驗,試驗共分為兩部分,第一部分為透鏡系統(tǒng)的波束形成試驗,試驗內容包括透鏡系統(tǒng)焦點位置的確定,波束指向性圖的繪制,及聚焦深度的測量,試驗結果與仿真結果基本吻合,充分驗證了論文提出的改進的混合法用于模擬透鏡聲場的準確性。第二部分為透

4、鏡聲納樣機系統(tǒng)的目標成像試驗,利用單透鏡聲納樣機系統(tǒng)和透鏡組聲納樣機系統(tǒng)分別對圓環(huán)和叉形兩種目標進行了成像試驗,所成的目標圖像輪廓清晰,更新速度快,從而充分地說明了透鏡聲納用于目標成像的可行性及其良好的性能。
　　闡述了壓縮傳感理論在聲透鏡成像技術中的應用前景,詳細論述了壓縮傳感三個方面的基本理論:信號的稀疏表示、測量值的獲取和信號的重構,重點研究了匹配追蹤系列的信號重構算法,在正則化正交匹配追蹤算法的基礎上提出了一種漸進式的正則