基于CGFFT和等效磁流法的天线近场测量方法研究

近场测量是一种重要的天线测量方法,该文采用一种等效磁流法的平面天线近远场变换方法,根据近场平面上测量的电场分布计算天线口径面上的等效磁流分布,进而得到空间任意位置的天线辐射分布。首先由等效原理建立天线口径面与近场扫描面的关系,得到表示近场与等效磁流的电场积分方程(EFIE)。通过矩量法(MOM)建立矩阵方程,引入共轭梯度(CG)法和迭代法求解;再利用快速傅里叶变换(FFT)法,提高运行速度;最后根据格林公式计算得到天线远场方向图。为降低矩阵运算的工作量,提升测试工作效率,只对与天线辐射传播方向两个正交平面上进行采样测量,得到相应的E面和H面方向图。最后通过仿真验证方法的可行性,结果表明,等效磁流法反演的天线方向图和实际方向图在主瓣附近110°范围内具有良好的一致性,可以应用于天线近场测量。     

应用非线性Lamb波识别三维铝板中的微裂纹方向的研究

针对结构中不同裂纹方向的检测问题,采用数值模拟的方法,通过有限元软件ABAQUS建立了一种包含人工粘弹性吸收边界的三维铝板模型,对Lamb波S0模态信号与微裂纹的非线性关系进行研究。在该模型中,将三维埋藏微裂纹嵌入到模型内部的固定位置,在相同激励条件下改变裂纹方向并对仿真获得的时域信号进行频谱分析,然后对不同裂纹方向的二次谐波与基波信号的幅值比指向性图的变化规律进行了比较和讨论。仿真结果表明,不同方向的裂纹对Lamb波在裂纹区的散射场分布有明显的影响,波的传播路径满足反射定律,且前向散射信号的幅值比普遍大于后向散射的幅值比。加上人工吸收边界后,前向散射与后向散射的幅值比差值随着裂纹方向角度的增大而增大。检测结果表明,该方法可以在误差允许范围内对任意裂纹方向的角度进行识别。     

管桩屏障在柱面波源下近场隔振效应的解析求解

基于波函数展开法表示柱面波源自由场,首次提出了一种求解柱面波源下管桩屏障对弹性波隔振效应的解析方法。方法首先考虑柱面波源与管桩屏障的位置关系,采用波函数展开法对入射柱面波进行了0阶Hankel展开表示,并采用任意坐标系间变换的Graf加法定理在任意桩体坐标系中表示,将入射波场和散射波场叠加后通过满足所有桩体的边界条件以求解所有桩体的散射波场。该解析方法分析了柱面波源入射下群桩屏障的隔振效果,首次在排桩隔振问题中考虑了入射波曲率的影响,为柱面波的散射问题提供了理论解答。该文重点讨论了入射波曲率、管桩个数和桩排数等因素对管桩隔振效果的影响,结果表明:整体上管桩屏障对柱面P波的隔振效果优于柱面SV波;柱面波源距离管桩屏障更近时排桩后场地的位移反应显著增大;相比平面波,柱面波源作用下排桩数量的提升对隔振效果的影响较小;三排管桩屏障比两排管桩屏障隔振效果更强,更宜采用三排管桩屏障进行柱面波源的隔振。     

水下刚性角反射器散射特性

为了分析水下角反射器的声散射特性,提出了一种计算水下凹面目标散射声场的方法。采用ANSYS软件构建水下角反射器实体模型,再利用声学分析软件SYSNOISE对其远场散射声场进行仿真。计算了二面角反射器的目标强度,并与声束弹跳法和板块元法的计算结果进行对比,验证了该方法的适用性和精确性。对三面角反射器的散射特性进行了分析,得到了不同声波入射角度下的目标强度、目标强度随频率的变化规律以及散射方向图,结果表明,正方形角反射器的目标强度最大,三角形角反射器的散射宽度最大,角反射器目标强度不存在明显的频率效应。计算了八面角反射体的方向图,计算结果表明角反射器组合可以有效增大目标强度和散射宽度。     

柱面波分解测量反射系数的一些分析

论述了对于用声全息反演法测量水声材料任意入射角的反射系数,用柱面波分解比平面波分解优越的理由,平面波分解计算采用快速傅立叶变换受到波数域的分辨率及声波波长的限制,不能测量到任意入射角的反射系数;而柱面波分解理论则无上述限制,能测量任意入射角的反射系数,柱面波分解法利用了声源及测试材料声反射面的轴对称性,只需测量半径方向上的复声压数据,极大地减少了工作量。随后以水中8毫米厚的铝板为例,通过数值模拟,分析了测量过程中各种因素对测量精度的影响,这些因素包括测量半径、阵元及阵位置误差、阵元间隔、测量面高度的定位误差等,指出了实际测量过程中对这些因素均有很高的要求,低频条件下声源若不满足指向性很高的要求,测量大入射角的反射系数仍然存在困难。     

缺陷识别中的逆Born近似方法

利用平面简谐纵波对二维散射远场Ｂｏｒｎ近拟解，给出了二维Ｆｒｏｕｒｉｅｒ变换法建立散射体（缺陷）的特征函数与形状因子的关系式，对钛合金中正方形铝夹杂和圆形孔穴分别进行计算机模拟识别，结果表明这种方法对定量无损检测技术有理论和应用价值。     

多层介质硬币形(Penny-Shaped)交界裂纹的弹性波散射

本文研究多层介质硬币形交界裂纹的弹性波散射.文中采用Hankel积分变换,得到了含有硬币形交界裂纹多层介质模型的散射波传递矩阵,并将散射问题为转化求解矩阵形式的对偶积分方程.作为特例,文中给出了单一弹性层与半空间的硬币形交界裂纹的弹性波散射远场模式,并计算了几组不同弹性常数组合情形下的远场模式的幅频特性曲线,其结果表明有共振峰存在.     

二维逆Born近似方法对正方形和圆形缺陷的重建

通过分析平面简谐纵波入射二维散射系统散射场远场Ｂｏｒｎ近似解纵波部分的固有性态，给出了二维Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法建立散射区域（缺陷）的特征函数与散射场Ｂｏｒｎ近似解形状因子联系的关系式，并对钛合金中正方形铝夹杂和圆形孔穴分别进行了计算机模拟识别。本文的研究对定量无损探伤技术（ＱＮＤＴ）具有重大的理论和应用价值。     

基于板块元的水面舰船远场声目标强度预报方法

提出了一种基于板块元的水面舰船水下远场声目标强度数值预报方法,首先根据水面舰船水下船体及附体的型线进行等效建模,采用板块元方法进行网格划分,建立了水面舰船特有的复杂附体二次反射、海面散射效应的数值模型,将各板块元的声散射视为一种"滤波",各板块元的散射声传输函数具有不同幅度、相位、时延,将其叠加之和进行反傅氏变换后,获得水面舰船波形级的远场声目标强度及方位分布特征。通过分析比较典型声呐探测信号下水面舰船的声目标强度,验证了该方法的有效性,为优化与控制水面舰船目标强度,分析水面舰艇水声对抗的作战效能提供了物理依据。     

自编码器在浅海小目标前向散射信号检测中的应用EI北大核心CSCD

针对近距离浅海小目标前向散射信号检测受信道自身起伏影响较大的问题,提出一种基于自编码器的目标检测方法。该方法通过匹配滤波、希尔伯特变换和相位对齐等处理过程获取接收声场的稳态到达结构,利用自编码器无监督地学习无目标时背景声场的稳态结构,然后通过观测自编码器的重构误差能量变化实现目标探测。应用海上试验的蛙人穿越数据进行分析,说明了当收发距离为50 m,目标穿越位置与发射源距离为15 m时,单通道接收声场的探测扰动量大约可达到8 dB以上,联合多通道信号进行训练可进一步抑制背景声场的扰动。试验结果表明该算法在动态海洋环境中能够实现前向散射信号的检测,并可以确定目标的穿越时间。