水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

耐静压水声换能器的声学结构和声电测量

(一) 引言水声设备的应用日益推广,在使用环境上也向深海方向发展。 1.如装备于深潜救生艇或深潜器上的设备:发现和探测沉底的目标,精确地定位及与水面通讯联络。 2.如深海坐底声纳,用于坐底监听、远距离警戒、水下声导航、水声定点定位、水下音标。 3.如深海水声测试设备,用于声道远距传播测量,深海混响测量、深海环境噪声测量。     

自主潜航器海洋环境监测发展及运用

 自主潜航器（AUV）能对水下环境进行动态监测,是一种新型海洋环境监测平台。AUV用于海洋环境监测的有效载荷主要是为满足水下探测、测量和通信而配置的水声、电子和光学等设备。按功能任务划分,AUV的海洋环境监测载荷通常包括海洋探测设备、测量设备和通信设备等。介绍了国内外AUV装备研发情况及其海洋环境监测设备,梳理了AUV海洋环境监测运用现状,探讨了AUV海洋环境监测运用发展的方向。     

高精度水声定位技术的发展现状及关键问题

随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间.尽管全球导航卫星系统极大地推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标的定位与导航.声波在海水中具有良好的传播特性使得水声定位技术被广泛研究,不仅研发出了多种民用领域常用的水声定位系统,水声定位技术也成为构建海洋大地测量基准的核心技术之一.在分析总结水声定位技术方法和理论体系发展现状的基础上,对高精度水声定位技术发展的若干关键问题进行了探讨和展望.     

水声换能器在海底通信中的研究

为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,封堵器海底工作中采用了水声通信技术。水声换能器在水下通信过程中起到了无可替代的作用。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给调制解调器,经功率放大匹配后送至水声换能器,水下部分按逆方向接收。本文对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器,进行了换能器性能测试试验,确定了水声通讯的载波频率。水声换能器的研究将会对海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性提供较高的保障。     

水下传感器网络MAC协议研究

集合了计算机技术、微电子技术和通信技术的水下传感器网络是一门新兴的技术。如今,水下传感器网络应用越来越广泛,随之,对它的研究也越来越多。水下通信环境和水声通信的特殊性,对MAC协议的设计影响很大。本文主要介绍了水声通信的特点以及其对MAC协议设计的影响,并简要介绍和比较了几个MAC协议。     

激光通量变化法探测水下声信号

该文将表面波理论与水声理论相结合,分析了水面微振动的物理过程及其表象的水声理论实质,提出了利用激光通量变化测量水表面质点振动位移的方法,设计了一个单点激光测量系统对此方法进行了实验验证.结果表明,激光通量变化法可有效探测水下声信号,同时对水面平整度的影响较宽容.     

水下爆炸的一些声学特性分析

为了验证水下爆炸所产生的声信号能否作为一种干扰源并用于鱼雷的水声干扰对抗,进行了高能炸药装药的水下爆炸试验及其测试.根据测试数据曲线分析了冲击波的传播和衰减、气泡脉动、持续时间、声压级以及功率谱.结果表明,水下爆炸作为一种强水声干扰源,可在反鱼雷干扰对抗中发挥重要作用.     

浅海声信道特性研究

研究了浅海声信道特性.水声信道特性直接影响水下目标探测、定位、跟踪和水声通信的性能,通过仿真研究分析了信道频率特性呈梳状结构及信道多途扩展特性,并分析了收、发节点的布放位置对声信道特性的影响.以信道的互相关函数描述不同时刻信道之间的相关性,通过湖试数据分析了信道的时变特性.     

基于SeaBat的航道测量技术研究

多波束测深技术是现代水下探测领域的新兴技术,它集成了现代空间测控技术、声呐技术、计算机技术、信息处理技术等一系列高新技术,实现了对水下探测目标的高精度和高密度测量。论文首先探讨了多波束测深系统的组成,进而以多波束测深系统用于采砂管理为任务背景,详细研究分析了多波束测深系统在采砂管理量化监测中的应用流程和监测结果。     

基于粒子群算法的认知水声通信多信道联合频谱感知技术研究

水声信道可用通信带宽极其有限,如何实现对水下频谱资源的有效共享成为亟需解决的问题,认知水声通信的提出为其指明了新的方向。考虑到水声信道严重的频率选择性衰落和多径效应等特殊性,将多信道联合频谱感知技术应用于认知水声通信中,研究了适用于水下的多信道联合感知的数学模型,并将此模型转换为以认知水声通信系统总吞吐率最大化为目标的带约束优化问题,进而提出了基于粒子群优化方法的多信道联合感知算法。仿真实验表明在相同的干扰条件下,新算法比传统未使用优化而取一致判决门限的水下频谱感知方法能取得更高的系统总吞吐率。     

水下机动目标跟踪系统的实时数据处理

本文介绍α－β滤波器和多径跟踪技术的基本原理，在超短基线水声跟踪定位系统中，用于对水下机动目标的航行轨迹进行实时滤波和跟踪。经湖上试验验证，该技术可明显改善定位精度，并具有良好的裤时跟踪能力。     

侧扫声纳目标自动探测研究

为了解决水声图像因受到噪声、多途、混响的影响,使水声图像特征难以提取的问题,针对海底目标的识别,通过对图像处理算法的研究以及大量的实验分析,给出了侧扫声纳图像目标自动识别的有效方法.其中包括图像的增强、二值化、二值开闭操作、特征提取、特征计算及目标识别等内容.通过对面积特征的提取和计算实现了对水下目标的自动探测.     

基于时反处理法的水下目标探测研究

水声信道存在多径效应、多卜勒频偏及各种噪声干扰.时反法能利用声波的互易性原理及波动方程的时反不变性,将收稿日期的信号进行时间反转后再重新发射,使得声音信号能够在原声源位置实现聚焦,可以有效地消除水声信道的多途效应.综述三种基于时反处理的水下目标探测方法:反复迭代法、DORT法(时反算子分解法)及MUSIC法(多信号分类算法).通过反复迭代进行时反操作,可以明显提高聚焦信号能量;DORT法和MUSIC法是在迭代时反的基础上进一步分析时反算子而得出的主动时反定位算法.利用DORT法及MUSIC法,可以对水下目标实现主动探测,定位出目标的具体位置.     

以ROV为载体的海洋平台FMD检测技术

在海洋平台水下检测中,通常水深大于50m的作业由于空气潜水无法到达而由ROV来承担;FMD探测是利用超声波原理对平台导管架杆件进行进水探测的先进水下检测技术。本文以海油工程承担的崖城13-1平台水下检测项目为例,对ROV及FMD探测技术进行分析介绍。     

水下航行体尾迹激光雷达探测系统的研制

研制了水下航行体尾迹激光雷达探测系统样机,用于对水下航行体尾迹中低密度微气泡群进行探测．在水下光探测领域设计并采用了收发同轴光学系统,获得了180°后向散射信号．通过对比分析发现：雪崩光电二极（APD）比光电倍增管（PMT）在水下应用背景下更具优势,因此采用APD作为探测系统核心光接收器件．设计了双模式APD自适应温控...     

水雷上浮弹道水声脉冲编码跟踪定位技术研究

根据同步水声脉冲测距定位原理,利用水下多信道GPS声纳浮标阵-雷载3D段定位技术,对上浮水雷进行跟踪定位。利用多频水声脉冲编码技术扩展水声脉冲发射周期,解决了测量周期模糊与测量数据量匮乏的问题。利用水雷状态感知和节能技术设计的雷载3D,段具有工作状态转换和长时间水声信号发射功能。利用球面交汇定位解法建立了系统跟踪定位精度仿真模型,通过仿真预测出系统同步精度、水声信号时延检测精度、GPS定位精度、水听器位置精度和声速测量精度对系统定位精度的影响,为此项技术的可行性和相关系列测控装备的研制提供了依据。     

基于时分模式的水下自主定位方法研究

为了提高水下声学定位系统的精度,提出一种基于时分模式的水下自主定位系统.该系统由1个控制中心和若干漂浮式基站组成,控制中心用于发布命令和信息处理,漂浮式基站负责采集定位信标信号和测试数据.采用完全水声的自主定位原理、TDMA与CDMA相结合的通信技术,并且利用TOA定位原理实现系统的定位.实验表明,该方法对于克服水环境对定位的影响、提高定位精度是有效的.     

水中目标回声特性测试3D微视频虚拟仿真实验

水声测量技术被广泛应用于海防、油气勘探、地貌成像、探寻沉船等领域,同时是海洋技术、海洋测绘、海洋科学等方向学科人才培养的关键理论和实验教学内容之一。运用SolidWorks软件设计实验系统所需的接收和发射换能,以及不同种类3D虚拟模型,结合V-Ray虚拟仿真渲染、AI配音等多媒体技术搭建虚拟实验场景,以板块元算法和COMSOL声固耦合-频域有限元法理论为基础,完成不同目标散射声场数值仿真计算,模拟3D场景的水中目标声特性测试虚拟仿真实验。虚拟仿真实验通过3D微视频方式展示,不仅可以用来辅助教学,提高学生对水中目标测试技术的深度认知,同时可对普通民众进行声呐技术的科普教育。系统集水声工程科学研究、培育人才和服务社会功能集于一体。研究成果为扩大水声技术影响力和覆盖面发挥作用,为水下目标探测技术创新发展提供参考。