舰船尾流图像的边缘分割算法研究

舰船尾流是指舰船航行过程中由于螺旋桨空化、水与舰船侧壁摩擦等原因,在舰船尾部形成的气泡群。利用舰船尾流多波束成像技术,可以探测到尾流的声散射强度数据。为了更好地研究尾流的特性,对原始声呐数据进行图像可视化处理。由于处理后的原始尾流图像掺杂着噪声,尤其当海面反射较强时,造成部分尾流图像与海面的反射图像完全混合在一起,因此需要寻找合适的算法将尾流图像的边缘提取出来。文章研究了微分算子、数学形态学算法、分形算法等边缘分割算法在尾流图像处理中的应用,并通过比较总结了每种算法的优缺点。     

一种改进的水下爆炸冲击波信号修正方法

爆炸载荷是舰船抗冲击设计和分析的基础,爆炸冲击波是表征炸药威力的一个关键物理量。在水下爆炸试验中,由于PCB138A50型电气石水下传感器在高频段存在失真,使得水下爆炸自由场压力信号存在上升沿、峰值失真的情况。当爆源与测点的水平距离远大于测点深度时,测点接收的信号需考虑反射波影响,一般会出现水面截断,形成驼峰现象。这都会使压力信号的冲击波能量计算产生误差,进而影响舰船的抗冲击分析。文章用Jensen提出的方法修正峰值,使用Cole函数对冲击波进行拟合修正。经对比,Cole函数拟合法比传统的指数拟合法修正后的冲击波能量更接近于试验炸药冲击波能量的理论值。     

接收声基阵相位一致性校准研究

现代声纳系统中普遍采用由多个阵元组成的基阵接收信号并进行处理.在基阵的实际应用中,阵元的相位一致性是一项重要技术参数,研究基阵的相位校准方法用于相位补偿有重要的理论意义.文中主要研究了一种基于非线性最小二乘估计的相位一致性校准方法,此校准方法无需知道确切的声源位置,可在不满足远场条件的实验环境中进行,且适用于任意需要测量阵元间相位一致性的面阵或线阵.通过MATLAB对一均匀线阵进行了仿真,验证了此算法估计相位一致性和声源位置的有效性,最后应用此校准方法在水池中对一均匀线阵进行了验证性的实验,再次验证它的有效性与可行性.     

基于Modbus协议的声学多普勒流速剖面仪软件实现

为了配合各地水情中心或预警预报系统的建设,研制了一款多普勒测流剖面仪,它具有真实反映流场,并且一次可以测量一个剖面上的若干层水流速度等优点。首先对这款多普勒测流剖面仪的系统功能进行了描述,结合Modbus协议特点,给出了本系统的读写数据的Modbus通信实例;在TI的OMAPL137硬件和嵌入式Linux操作系统的基础上,给出了实现Modbus RTU协议从站的设计方案;通过将从站采集到的水流速度传输至主站实时显示验证了该方案。实验证明该方案有效地实现了多普勒流速剖面仪在水利系统的现场数据传输。     

含悬浮泥沙颗粒水介质的声吸收实验研究

混浊海水的声吸收系数对水声探测设备工作性能的影响很大。设计并制造了一套声吸收实验测量系统,利用混响法测量了频率为20~60 kHz混浊海水的声吸收系数。当混浊海水中悬浮泥沙颗粒的浓度小于110 mg/L时,混浊海水的声吸收系数与纯净海水的声吸收系数差别较小,混浊海水中引起吸收的主要成份是电解质硫酸镁;当悬浮泥沙颗粒的浓度超过140 mg/L时,悬浮泥沙颗粒引起的声吸收已非常明显,混浊海水的声吸收系数最大为纯净海水声吸收系数的2倍。实验结果表明,混浊海水的声吸收系数近似与悬浮泥沙颗粒的浓度成正比,与频率的平方成正比。该研究成果可对混浊海水中声纳探测系统设计、声纳探测距离确定以及声纳性能的评估提供一定的参考。     

数字均衡技术在水声宽带系统中的应用

为了提高声纳探测目标的能力,往往采用复杂的发射信号体制,并且所覆盖的频带越来越宽。但是湿端的宽带换能器在所需工作频段内的收发电压响应并不是平滑均等的,这对信号处理产生较大的影响,需要对其进行补偿。研究了数字均衡器的特点,并将其引入到宽带接收系统中用于补偿匹配换能器。最后在NI-CompactRIO平台中实现了该功能,通过仿真试验验证了该方法是有效可行的。这对该技术在水声宽带系统中的应用提供了参考。     

宽带声学多普勒计程仪性能试验分析

宽带声学多普勒计程仪与窄带声学多普勒计程仪相比,具有更高的测速精度和更广泛的应用价值。其中宽带信号的编码形式是提升宽带多普勒计程仪性能的重要因素。文章利用宽带测速的标准差公式分析了宽带多普勒测速精度的误差来源,提出了采用差分全球定位系统（Differential Global Positioning System,DGPS）和iXSEA公司的Octans光纤罗经组合测速参考系统进行测速精度考核的试验方法,分别对63、31和15阶（即码元数）的三种m码形式的编码序列脉冲,在高航速和低航速下,进行了对地和对水的测速考核试验以及数据分析。试验结果表明,宽带声学多普勒计程仪具有比传统计程仪测速精度高、稳定性好的特点。文章为宽带多普勒计程仪在实际应用中的参数选择提供了重要的试验依据。