水下目标声散射特性仿真

对水下目标的声散射机理进行了简要的理论分析．对于几种典型的水下目标，在近场采用物理声学法实现了声纳成像仿真，远场利用亮点模型理论实现了回波波形的模拟．根据远近不同，采用不同的方式来提取目标的特征，为水下目标的识别提供了仿真数据．     

利用激光从散射光中提取水下声信号的探测技术

提出了一种从散射屏的散射光中提取水下声信号的方法，建立了一套采用这种方法探测水下声信号的实验装置，利用此装置能够从散射屏的散射光中提取到水下声信号。验证了从激光的散射光中提取水下声信号是可行的，这为直接从水表面散射光中提取水下声信号建立了一定的实验基础。     

激光干涉法探测水下声信号

为实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,提出一种从水面散射激光中获取水下声源信息的方法.利用携带声波信息的散射光和参考光的干涉现象来获取水表面声波的频率和幅度信息.采用该方法建立的实验装置可准确探测水下声信号,验证了理论和仿真程序的正确性以及该方法的可行性,为航空遥感水下目标提供一种技术途径.     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性

研究敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳声散射特性对探测和识别水下目标具有重要意义。利用 COMSOL有限元软件对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,通过与理论解对比验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,对比结果指出敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明：空腔比、覆盖层厚度和损耗因子值越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。     

快中子在轻核上小角弹性散射的研究

利用伴随粒子飞行时间方法，测量了入射角为５°以下的快中子在７Ｌｉ和６Ｌｉ核上的弹性散射截面．用蒙特卡洛方法进行了注量率衰减、多次散射和有限角分辨修正．对实验结果与理论计算进行了比较，其数据可为核工程设计提供必要的核参数．     

有限阻抗表面扁平目标对声波的散射

本文应用几何衍射理论研究水中扁平小样品的声散射特性．根据有阻抗覆盖层的刚性尖劈衍射的一致性ＧＴＤ公式和几何关系导出矩形扁平样品的散射公式．通过数值计算，讨论了收发合量和收发分置时样品的散射特性，及其与入射波参数和材料性质之间的关系．将计算结果与实验数据进行了对比，其吻合程度较好．ＧＴＤ的数值方法可望应用于目标强度预报和自由场小样品反射系数的测量．     

基于温差能源的水下滑翔器动力学分析与设计

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统，对于海洋环境监测与资源探测具有重要应用价值．与采用电能驱动方式不同，设计开发了一种海洋环境能源（温差能源）驱动的水下滑翔器，并应用Gibbs—Appell方程建立了动力学模型，仿真分析了水下滑翔器的垂直剖面运动特性，获得了相应的运动参数．依据动力学仿真结果，设计了基于温差能源的热机系统，以及姿态调整机构与控制系统．水域实验结果表明，水下滑翔器采用温差能源驱动，其原理是可行的，所设计的热机系统热交换功率达到47W，可以满足水下滑翔器驱动性能要求．     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性研究

为提高水下结构的隐身性,研究覆盖层物理参数对结构散射特性的影响。利用有限元软件COMSOL对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,仿真数值解与理论解基本一致,最大误差为0.3 dB,验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,表明敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明:空腔比、覆盖层厚度和损耗因子越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。在一定范围内,空腔覆盖层的物理参数越大,结构的目标强度越小,吸声性能越好,隐身性越强。     

利用有限差分法研究栅格的光共振吸收

基于严格的电磁场理论应用有限差分法研究了栅格表面的光散射和吸收的理论，并计算了具有任意截面形状的一维栅格在平面散射及锥形散射情况下的光声角共振曲线。文中引入了依赖于两个形状参数的正确准正弦形模型来模拟实验条件下的栅格截面。针对实验条件用ｐ偏振或ｓ偏振的入射光，通过选择合适的形状参数，计算光声角谱曲线的结果和是非常满意。     

水下目标多元声传感阵列网络定位方法

针对由于环境干扰因素等影响水下目标精确定位的问题,提出了采用以声传感器为核心的多五元声传感阵列网络定位方法。根据水下空间环境,建立了多五元声传感阵列网络定位空间数学模型,研究与分析网络结构的多五元声传感阵列定位算法,给出了水下目标多五元声传感阵列网络定位参数的计算式及误差分析。分析表明:多五元声传感阵列网络定位参数的精度与声传感器阵列的布阵方式和声传感器之间的时延密切相关,随着时延的增大,水下目标方位角、俯仰角及距离误差也增大;通过采用单五元声传感阵列定位算法和多五元声传感阵列网络定位模拟对比实验,在同一区域下,多五元声传感阵列网络定位算法测量误差小于单五元声传感阵列定位算法测量误差,验证了水下目标多五元声传感阵列网络定位具有测试精度高的优点,为水下目标的精确定位及精确制导研制提供了技术方法,为开拓水下目标检测奠定了基础,具有很高的应用价值。     

破茬圆盘刀点蚀声发射信号的小波消噪方法的研究

分析了破茬圆盘刀点蚀声发射信号及小波变换的特点,以说明小波变换是适合于点蚀声发射信号处理的一种方法。利用小波的多分辨分析对声学信号中参杂的噪声进行抑制,使声发射数据满足"规则化"的要求;同时为减少声发射点蚀实验对环境的依赖发挥重要作用。实验结果证明小波分析对声发射信号具有良好的去噪效果。     

水声数据传输系统中的同步信号处理

由于海洋中恶劣传输条件的影响,水声通信系统中同步信号的处理是系统的一个关键问题,在水声信号调制解调器的研究中,采用了有源带通滤波、AGC及可变阈值检测、脉宽鉴别降噪和群同步相关处理进行同步信号的检出,取得了较满意的实验结果。     

地面装甲目标声信号的混沌特征提取

针对地面装甲目标辐射的噪声信号的非线性特性,为使智能地雷能够有效地识别目标,利用非线性动力学理论中的混沌原理对目标声信号进行特征提取。通过野外场地实验,采集到2种装甲目标在不同运行速度下的40组样本信号,采用改进C-C法求得信号时间序列的相空间重构参数——时延和嵌入维,再利用Wolf法得到了2种目标声信号的混沌特征量——最大Lyapunov指数。结果显示：同一目标声信号的最大Lyapunov指数相近,且与运动状态相关性不大;不同目标间声信号的最大Lyapunov指数相差较大,辨识度较高。结论证明,最大Lyapunov指数可以作为地面装甲目标识别的有效特征参量。     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削加工时间优化及仿真

针对精密外圆切入磨削智能监控的需求,设计了一种基于声发射信号的精密外圆切入磨削加工时间的在线优化算法。通过建立AE信号RMS曲线理论模型,获得了声发射信号与磨削系统时间常数的关系,建立了优化前各阶段AE信号RMS曲线;编写外圆切入磨削加工时间的在线优化算法,通过试验分析磨削系统加工时间对加工精度及表面粗糙度的影响,并对优化算法进行验证,建立优化后各阶段AE信号RMS曲线。试验结果表明:该优化方法能够在保证总去除量不变的情况下缩短加工时间,为精密外圆切入磨削提高加工效率、改善加工工艺提供了重要依据。     

基于声发射技术的内燃机润滑油粘度状态非介入式检测研究

润滑油的粘度变化是影响缸套-活塞环间摩擦润滑状态的主要因素之一。为了实现润滑油粘度的非介入式检测,本文通过声发射技术对缸套-活塞环间摩擦润滑状态进行了检测分析,采用小波变换、阈值降噪等方法实现信号的处理,得到了润滑油粘度与摩擦所产生声发射信号的近似关系。结果表明：随着转速的升高,声发射信号的电压幅值明显增加,缸内摩擦明显增大;随着润滑油温度的上升,粘度减小,声发射电压信号幅值逐渐减小,缸内摩擦相应地减小,且具有较好的线性相关性,为润滑油的状态检测与及时更换提供了技术手段,同时证明了声发射技术作为一种缸套-活塞环摩擦研究手段的有效性。     

基于神经网络的磨削砂轮状态的在线监测

利用声发射(AE)传感器和功率传感器为信号源,固定时间间隔内的声发射信号幅值增量累加及砂轮碰撞破碎时电机功率信号的陡变为砂轮状态识别的特征值,应用BP神经网络建立信号特征值与砂轮状态之间的非线性关系模型,可以为小批量、多品种产品磨削加工中砂轮状态的智能化在线监测提供准确有效的途径·测试结果证明了该系统的可行性,为磨削加工实现智能控制奠定了基础,并能为砂轮修整确定最佳的周期     

基于参考信号频域半盲提取的机械故障特征声学诊断

针对生产现场机械设备零部件结构复杂、设备运行时背景噪声干扰严重等造成的监测诊断难题,以及传统盲信号处理算法在机械声信号处理方面的局限性,提出一种基于参考信号约束频域半盲提取的机械故障声学诊断算法。详细介绍了该算法的关键技术:以频域盲解卷积算法为基础,使用利于全局寻优的人工鱼群算法,构建适用于机械故障特征的改进多尺度形态学滤波器,以最大程度削弱背景噪声干扰;结合机械设备零部件结构参数构建参考信号,通过单元参考信号约束频域半盲提取算法,对降噪后的信号逐段进行复数盲分离;利用改进KL距离,解决复分量间次序不确定性问题,最终实现机械故障特征信号的提取与分离。实际声场环境中的滚动轴承故障声学诊断实验验证了该算法的有效性。     

多功能水声信号发生及数据采集显控系统设计

 针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题,提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法,并以LabVIEW为设计平台,利用声卡及NI-DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示.系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机,而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示.将系统产生发射信号作用于水声功率放大器,结合实际应用验证,表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制.本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高,通用性强,且减小了硬件开销,界面友好、价格低廉、操作简便,便于推广应用.     

硬脆性页岩超声波透射实验研究

为了获取硬脆性页岩地层声波传播特征,以鄂尔多斯盆地井下石盒子组页岩为研究对象,采用超声波透射实验系统的分析了钻井液作用前后页岩声波时差、衰减系数、时域信号以及频域信号的特征。研究结果表明,钻井液作用后页岩声波时差增大,衰减系数增大,频域信号与时域信号均发生改变。钻井液作用后,页岩发生水化反应,声波时差与衰减系数可定量描述页岩水化动态变化,时域信号与频域信号能够定性分析页岩水化结构变化特征。超声波透射实验为硬脆性页岩水化特征的研究提供了一个新的思路。     

声发射技术的飞机液压导管靠磨损伤检测方法

为预防因液压导管相互之间,或与机体结构、设备机箱间靠磨引起的液压导管损伤或破裂,导致飞机液压系统故障或失效等问题,提出基于声发射技术的飞机液压导管靠磨损伤检测方法。通过检测导管靠磨损伤的声发射信号,在时域内进行特征参数分析,特征提取和损伤模式识别,从而判断导管是否存在靠磨损伤。在明确了导管靠磨的定义,介绍了导管靠磨的物理过程和机械损伤机理基础上,采用关联图分析对声发射信号特征参数进行分析和处理,并在飞机上进行了振动载荷作用下液压导管靠磨损伤检测实验,结果证明检测方法可行。