基于激光多普勒測振技術的水下聲信號探測研究.pdf

1、水下聲信號的探測在海洋資源開發(fā)和保護，海洋環(huán)境的監(jiān)測，海洋測繪與勘探方面有重要的應用價值。在軍事領域，聲信號在海水中的傳播比光波和電磁波衰減小，傳播距離遠，通常被用于水下通信載波信號。激光多普勒法探測水聲信號可以實現(xiàn)快速、準確的潛艇探測，完成水下設備直接對空通信，增加通信的隱蔽性，提高通信的傳輸速率和實時性。
　　基于激光多普勒技術的水表面聲波探測技術，簡單的說，就是用一束激光照射在被水下聲源擾動的水面上，從水表面返回的散射光會產

2、生多普勒頻移，載有水下聲源的信息。令水面散射光與參考光發(fā)生干涉，經過數(shù)據(jù)采集和處理從干涉信號中可以解調出水表面聲波信息。進而還原出聲源的信息。這種由水面作為載波介質完成空中和水下的直接通信的方法稱為“激光—聲”聯(lián)合探測技術，這種探測方法可以克服聲納技術的覆蓋范圍小、藍綠激光雷達的深度低等技術問題，因此受到越來越多的重視。此外，激光多普勒測量水聲振動具有高精度，非接觸式測量，高空間分辨率和實時性等優(yōu)點。而且利用頻率調制對水面環(huán)境要求相對較

3、低。
　　本論文主要研究基于激光多普勒測振技術的水下聲信號的探測，主要研究內容如下:
　　1.分析總結了水下聲信號激光探測的發(fā)展歷程，對國內外水下聲信號的光電探測技術的方法進行總結。介紹了激光多普勒測量振動在多個領域的應用。針對水下聲信號從聲源傳播到水面引起的水表面波進行理論分析，并對激光相干的探測手段進行理論分析論證。
　　2.本論文主要測量頻率范圍為10Hz～20kHz的水下聲振動，根據(jù)其信號頻率特點設計了干涉光路

4、和實驗裝置，根據(jù)探測要求，選擇合適的激光器、探測器和放大濾波電路。在信號處理方面，因為需要探測的信號頻率在聲波量級范圍，所以采用labview編程控制計算機聲卡，對濾波放大后的信號進行數(shù)據(jù)采集到PC，用MATLAB和Audition對后期信號進行頻率分析解調。實驗中采用信號發(fā)生器驅動水下?lián)P聲器產生單一頻率的聲信號。
　　3.本論文分析水下聲信號的寬頻帶響應特性，實驗數(shù)據(jù)顯示，在10～20kHz波段，可以通過水表面波頻移來探測水下聲