激光相干探測水下聲信號的特征提取與分析.pdf

1、本文采用激光干涉法設(shè)計光路和搭建實驗平臺，對水下聲信號提取進(jìn)行了實驗探索，驗證了激光相干探測水下聲源的可行性。實驗對自然水面波動情況進(jìn)行了提取，并對三組不同位置、不同頻率以及不同振幅的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。
　　同時，針對信號特征微弱的問題，本課題在傳統(tǒng)頻譜分析的基礎(chǔ)上，分別采用了濾波、短時傅里葉變換、小波分析、Wigner-Ville分布以及時頻分布的重排等時頻分析手段，以實現(xiàn)信號降噪和特征信號增強(qiáng)。實驗結(jié)果表明：
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2、）水面自然波動頻率主要集中在500 Hz以下的低頻區(qū)，水面波動頻率范圍的確定為進(jìn)一步的濾波降噪和時頻分析等提供了參考，也便于將水面自然波動頻率同特征信號頻率區(qū)分。
　?。?）三組設(shè)定條件的數(shù)據(jù)采集和分析結(jié)果表明：距離探測位置越遠(yuǎn)，信號衰減越嚴(yán)重。相同頻率的水下?lián)P聲器設(shè)備，隨著輸入幅值的增大，可探測到的信號強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。輸入幅值一定時，頻率越高，信號強(qiáng)度越微弱。
　?。?）在特征信號微弱的情況下，對采集的數(shù)據(jù)直接做傅里葉變換，

3、特征信號不明顯，容易淹沒在背景中。采用濾波和小波分析等頻譜分析方法處理后，噪聲信號可以得到有效的濾除，特征信號增強(qiáng)明顯。
　　（4）頻譜分析結(jié)果只能得到某一時刻各個頻率分量的相對強(qiáng)度分布，為了實現(xiàn)觀察一段時間內(nèi)頻率隨時間的變化情況的目的，本課題采用了短時傅里葉變換、譜圖以及Wigner-Ville分布等時頻分析方法。針對二次型時頻分布方法存在的交叉項等問題，本文采用增加窗口函數(shù)的方法來抑制交叉項。為了增加時頻聚集性，本文對數(shù)據(jù)做了