尾流輪廓的激光探測(cè)原理研究.pdf

1、基于尾流光學(xué)特性對(duì)魚(yú)群和艦船等水下目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤技術(shù)擺脫了常規(guī)的聲場(chǎng)而以光波作為信息載體，使常規(guī)的聲學(xué)干擾和對(duì)抗手段失去作用，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、命中精度高以及不受電磁和環(huán)境噪聲干擾等優(yōu)點(diǎn)。本文將532nm激光作為傳遞信息的載體，著重研究了激光探測(cè)尾流輪廓的可行性。特別對(duì)吸收性海水中干凈氣泡的光散射特性的計(jì)算、尾流輪廓的激光探測(cè)裝置設(shè)計(jì)以及尾流輪廓的激光探測(cè)原理等方面進(jìn)行了研究。本論文在理論、實(shí)驗(yàn)方面研究如下：理論研究方面，應(yīng)用Mie理論

2、研究了吸收海水中干凈氣泡的單散射特性和氣泡群的相位函數(shù)。從理論上預(yù)測(cè)了可能存在的有效探測(cè)尾流氣泡的方法，為驗(yàn)證尾流輪廓的激光探測(cè)原理的可行性提供了理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)研究方面，設(shè)計(jì)了尾流輪廓的激光探測(cè)裝置。利用收發(fā)合置的光學(xué)結(jié)構(gòu)成功地探測(cè)到散射角為180°的尾流后向散射，在此基礎(chǔ)上，利用自行設(shè)計(jì)的角掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)尾流區(qū)域的二維掃描，中心帶有5mm孔徑的45°全反射鏡和掃描系統(tǒng)構(gòu)成了收發(fā)合置的光學(xué)結(jié)構(gòu)；自行設(shè)計(jì)了兩種螺旋槳及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室

3、內(nèi)生成模擬的艦船尾流。此外，編制了采集卡應(yīng)用程序和信號(hào)處理程序。實(shí)驗(yàn)研究了尾流輪廓的激光探測(cè)原理。首先，對(duì)尾流輪廓的激光探測(cè)裝置進(jìn)行了調(diào)試，尋找能探測(cè)到尾流輪廓的小孔光闌在光路中的最佳位置。其次，利用該裝置研究了兩種不同尺寸螺旋槳在兩種轉(zhuǎn)速下生成的尾流，其中主要對(duì)尾流輪廓、尾流內(nèi)氣泡散射強(qiáng)度以及尾流內(nèi)氣泡數(shù)量隨速度和尺寸的分布規(guī)律進(jìn)行了研究，并討論了螺旋槳尺寸和轉(zhuǎn)速對(duì)尾流這些性質(zhì)的影響。同時(shí)還給出了界定尾流區(qū)和非尾流區(qū)的方法，實(shí)現(xiàn)了尾流