浅海混响时间-频率干涉特性研究

从海底声散射的近似公式出发,推导得出了相干混响理论的计算公式.在此基础上理论分析表明混响强度在时间-频率平面上存在有规则的干涉结构,该干涉结构由不同号简正波之间的干涉引起,干涉条纹的斜率由波导不变量确定.一次浅海声学实验结果表明实验测量到的混响强度有规则的时间-频率干涉结构,与理论预测一致.我们进一步利用Radon变换获得实验测量的混响强度时频干涉条纹的斜率,并与数值预报结果符合较好.     

海底声学特性水平变化引起的声异常衰减

海底底质声学参量是影响浅海中声传播的主要原因之一. 基于一次海上实验中的声传播损失异常现象, 提出了海底底质水平变化的海底模型, 并很好地解释了实验中观测到的现象. 研究结果表明, 海底底质在传播路径上的变化对于水中声传播的影响很大, 在进行声传播问题研究及海底反演中海底模型的选取都应对实际海底的水平变化特性予以足够的重视.     

侧扫声呐图像噪声模型的分析

侧扫声呐图像在获取的过程中由于其成像机理和复杂的海底环境会产生斑点噪声,其中由于不同底质类型形成的海底混响是造成这些斑点噪声的一个主要因素.首先利用5种典型的概率分布对海底混响的统计特性进行拟合得到了最优的拟合分布.再通过分析灰度直方图相关的特征参数,提出了基于两个特征参数对最优分布参数的估计.最终,通过多元回归分析实现了侧扫声呐图像噪声模型的建立和不同底质类型的图像分类.实验结果表明:伽马分布模型具有拟合特性准确和概率计算便捷的优势;根据模型参数与图像特征所得到的模型可以有效地模拟不同底质类型混响所导致的噪声,有利于底质的分类和噪声的消除.     

浅海环境下低频声信号传播特性研究

针对典型浅海海洋环境下的低频声传播问题,以快速场方法为建模手段,以声能流为研究对象,结合具体算例模拟研究了不同浅海环境参数对低频声信号传播特性的影响规律.研究结果表明:矢量场中质点垂直振速传播衰减远大于同点声压与水平振速传播损失;海洋环境参数、声源参数、海底声学参数均对低频声信号传播具有重要影响,其中又以海底声速对声能量传播特性的影响最为显著.     

东中国海声速剖面的经验正交函数表示与匹配场反演

利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面和声传播信号研究了海水声速剖面的经验正交函数（EOF）表示及其由匹配场处理方法反演的可行性和宽容性.反演中使用了垂直阵和水平阵两种阵形接收的宽带声信号.研究表明：声速剖面可用少数的几阶经验正交函数表示，利用垂直阵信号和水平阵信号都可较好地反演出海水声速剖面，而且对海底声速不敏感，具有较好的宽容性，反演出的海水声速剖面可用于低频信号的匹配场定位.     

浅海远程海底混响的耦合筒正波模型

利用耦合简正波理论，分析由海底不平整所产生的散射形成的海底混响，由此模型得到的关于混响强度衰减及其空间相关特性的理论仿真结果与经典简正波混响模型吻合较好，并得到了海上实验结果的验证．通过理论和实验数据，重点分析了收发间距，脉冲信号带宽对混响强度及其衰减特性的影响，结果表明此模型对于收发合置、分置远程海底混响的分析均适用．     

非均匀海底和粗糙界面引起的平面内海底散射

结合Ivakin等的射线管积分法和Hines的复射线/最速下降法, 提出了一个计算随机非均匀海底和海底粗糙界面引起的平面内海底散射模型. 对于一任意给定的入射角, 利用该模型可以很容易地计算出不同散射角时的海底散射强度(这一点对基于简正波理论的浅海混响模型非常重要), 利用已发表的海底散射实验数据对模型进行了检验, 并且讨论了散射强度的频率、角度关系以及海底介质非均匀的物理参数对散射强度的影响.     

霍尔推进器低频振荡分析与处理

为更好地研究霍尔推进器中的低频振荡现象,采用高速相机成像诊断系统进行霍尔推进器放电形貌图像数据采集,运用Matlab图形处理工具和相关函数,对不同真空压力下得到的推进器放电连续高分辨图像进行自动处理.实验结果表明,该方法能很好地分析霍尔推进器低频振荡的2个关键模式:呼吸模振荡和辐条振荡;随气压的增加,呼吸模振荡和辐条振荡的频率发生明显变化.与传统的霍尔推进器低频振荡诊断方法相比,该方法具有使用方便、设备安装简单等优点,为研究推进器低频振荡提供了一种新的观测和数据分析处理方法.     

浅海水平纵向相关与海底参数反演

分析了水平纵向相关的振荡结构与简正波本征值、简正波幅度的关系,说明水平纵向相 关系数是复本征值的函数,而复本征值又与海底参数(沉积层厚度、声速、密度、衰减系数)密切相关.给出了海底参数与水平纵向相关系数之间关系的仿真结果,分析了各参数的敏感程度,提出了利用声场的水平纵向相关结构来反演海底参数的方法,并应用于一次海上实验数据的处理,得到了合理的结果.     

甘油溶液声速、核磁共振信号峰面积变化规律的微观机理研究

利用超声光栅法和核磁共振法测量了不同浓度甘油溶液的声速和核磁共振信号峰面积,对其实验原理和实验现象进行了解释,将声速与氢键含量、核磁共振信号峰面积与能级跃迁相联系。结果表明：随着甘油溶液浓度的升高,声速快慢与氢键含量具有相似的变化规律,信号峰面积则与氢核数目变化规律相类似。     

海底底质声学现场探测设备机械系统研究

海底底质声学特性在海洋工程勘察、海底资源勘探开发、海洋军事国防建设等方面具有重要的应用价值.随着海洋事业的发展,对海底底质声学现场探测设备的要求也越来越高.首先介绍了所研制的海底底质声学现场探测设备的机械系统,然后基于AMESim和Workbench联合分析,确定了机械系统的工作荷载,以滑轮组支架为例进行了优化.研究表明,经过仿真优化,能够大幅度降低机械系统总质量,延长设备水下作业时间.研究成果对海底底质声学现场探测设备机械系统设计具有参考价值.     

浅海地震波波动成分及传播规律分析

为获取浅海环境下海底地震波的波动成分和传播规律,基于浅海声场模型推导了浅海地震波各波动成分的复积分表达式,并利用围道积分以及鞍点法对复积分表达式求解,得出了相应波动成分的传播规律.利用高阶交错网格有限差分算法对浅海低频脉冲声源激励的海底地震波场进行数值计算,得到了海底地震波场的全波场的数值解.理论推导与数值计算结果表明:浅海海底地震波的波动成分包括直达波、反射波、折射波、Scholte波以及侧面波,按沿海底界面的传播速度可分为四组子波系;直达波、反射波和折射波的波阵面为球面,振幅与1/r (r为虚源到上层流体介质的距离)成正比;表面波的波阵面为圆柱面,振幅与1/r~(1/2)成正比;侧面波的波阵面为圆锥面,振幅与1/r~2成正比.     

复频谱插值DFT的电力系统 低频振荡信号测量方法

低频振荡是三相电力系统中的一种平衡现象,如何准确、快速地估计振荡信号的参数对于评估和消除低频振荡至关重要.本文提出了一种采用复频谱插值DFT的低频振荡下电力系统动态信号参数估计的方法,该方法利用三相系统的对称特性,通过克拉克变换将电力系统中的三相实信号转换为正交分量形式的复信号,然后对复信号进行离散傅里叶变换,通过复频谱插值方法,利用两个幅度最大的谱线样本来估计各项动态参数.实验仿真结果表明本文方法能在低频振荡的场景下准确高效地实现电网动态参数的估计.     

未知声速下长基线系统定位修正算法

在长基线水下声学定位系统中,由声速不确定引起的误差是影响其定位精度的主要因素.通过设置声信号在目标和不同水听器之间以不同的声速传播,给出了一种声速未知情况下的长基线系统定位修正算法.首先,利用长基线系统中的冗余信息建立了多参数优化函数来估计有效声速.其次,选择粒子群算法来解算优化函数,得到目标与不同水听器之间的有效声速.最后,由得到的有效声速来对目标进行定位.仿真结果表明,与传统算法相比,基于粒子群优化的算法可以有效提高长基线定位系统的定位精度.     

声速测量实验中声压幅度极值的研究

声速测量实验中,存在接收换能器上的声压幅度极大值和极小值随两换能器之间距离的增大而衰减的现象,此种现象通常以粘滞媒质理论定性解释,然而粘滞媒质理论计算的结果与实验结果相差甚远,本文引入衍射效应,对施加到接收换能器上声压幅度极值进行理论分析及计算,得到了理论和实验较好的吻合结果.     

基于FPGA的混合式步进电动机微步驱动研究

针对混合式步进电动机开环运行时的振荡和失步问题,介绍一种以A ltera公司的可编程逻辑器件EP1C6Q240C8为核心实现的两相混合式步进电动机系统.实验结果表明：采用该控制方式实现的两相混合式步进电动机系统具有无低频振荡、分辨率高和运行平稳的特点.     

气/液两相流动中的声速

通过对可压缩气／液两相流动基本方程的线性分析,得到了气／液两相流动中声速的表达式．理论分析及与实验数据的比较说明,在通常条件下该表达式可简化为均质流动理论中的Ｗｏｏｄ 绝热声速公式     

厦门海域中华白海豚定位click信号特性

对厦门海域中华白海豚的发声及信号特性进行研究,采用高频宽带数据记录系统获取了大量中华白海豚click信号,并利用Matlab软件和Excel 2007对这些信号进行时域和频域分析.结果表明:click信号通常以不同长度的序列形式出现,单个click信号长度分布在(33±4)μs;频谱能量分布广,低频至10kHz,高频达200kHz以上,具有单峰和双峰2种频谱结构,峰值频率、3dB带宽和10dB带宽分别为(113.3±16.3)、(48.3±14.2)和(113.3±16.4)kHz.中华白海豚click信号双峰的频率分布,为其在海底混响严重的浅海环境准确识别目标提供了保障.     

高超声速边界层转捩的几点认识

边界层转捩问题是高超声速飞行器研制过程中必须关注的关键问题之一,世界各航空航天大国都大力支持相关研究,且近几年的资助呈现增长趋势.本文结合风洞实验、数值模拟和理论分析,对该领域目前存在的一些热点问题开展了相关研究,并提出了自己的观点.(1)在Φ1 m高超声速风洞中得到了单位雷诺数、攻角和头部钝度对钝锥边界层转捩的影响规律.(2)头部钝度对高超声速边界层转捩的影响存在趋势反转现象,但国际学术界迄今尚未找到合理解释.本文提出应考虑前缘激波对自由流扰动的影响,同时应从钝前缘感受性和熵层效应两个角度研究这种反转现象.本文从这两个角度出发,通过直接数值模拟(DNS)和稳定性分析获得了一些初步结果.(3)在转捩后期,第二模态扰动波增长到一定阶段后会出现安静区,紧接着出现低频模态,本文通过DNS和模态分解等方法揭示了第二模态和低频模态之间的关系.(4)最后介绍一种新的饱和横流涡二次失稳模态,它的增长率与Z模态相当,但是由法向剪切引起,被命名为Y′模态.     

低频声源海底地震波的时域合成波形分析

在频域快速场模型的基础上进行逆傅里叶变换,得到海底地震波的时域合成波形计算方法,并对不同浅海环境参数下的合成波形进行了计算.结果表明:海底地震波的波动成分为海底表面波和简正波;当声源频率低于简正波最小截止频率时,不存在无衰减传播的简正波,其波动成分主要为海底表面波;随着声源频率增大,各阶简正波逐渐被激发且逐渐增强;声源深度越接近于海底,越有利于海底地震波的激发,波动成分中表面波越发占据主要地位;与硬质海底相比,软质海底更有利于低频声源激发海底地震波,但不利于较高频率声源海底地震波的激发.