沉積物聲速頻散和衰減實驗數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、隨著海洋技術逐漸的發(fā)展，海底沉積物的特性在軍事和民用上的應用也日益增加，而準確、快速地獲取海底沉積物聲學特性參數(shù)技術也成為當今海洋研究的重要內(nèi)容之一。對于沉積物中聲速和衰減系數(shù)的測量，時延和幅度的提取是否準確則顯得尤為重要。當發(fā)射信號是窄帶信號時，要想獲得較高的時延估計精度就必須應用超分辨率的時延估計方法。本文主要研究沉積物聲速和衰減系數(shù)的測量以及實驗數(shù)據(jù)的處理，為了實現(xiàn)沉積物特性參數(shù)的獲取和信號時延的提取，實驗以沙質(zhì)沉積物為對象，在實

2、驗室條件下研究了沉積物特性參數(shù)，并且對實驗數(shù)據(jù)進行超分辨率的時延提取。
　　本文首先綜述了海底沉積物中聲速和衰減的測量方法，隨后介紹了時延估計算法的發(fā)展過程和現(xiàn)狀，并總結(jié)了基于窄帶信號的超分辨率時延估計方法，包括：拷貝相關法、DL-LS算法、DL-LS-MUSIC算法和WRELAX算法。在不同信噪比、不同的脈沖寬度和信號幅度調(diào)制（加Blackman窗）條件下，通過MATLAB編程給出了四種算法的仿真結(jié)果，對上述算法的時延估計性能進

3、行了對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：DL-LS-MUSIC算法的分辨率最高，其次為DL-LS算法，再次為WRELAX算法。雖拷貝相關法分辨率較低，但比較適合信噪比較低的情況。
　　進一步重點描述了沙質(zhì)沉積物聲速和衰減的測量實驗，得到實驗數(shù)據(jù)后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和信號分析，發(fā)現(xiàn)WRELAX算法和拷貝相關法的聲速處理結(jié)果基本一致，而DL-LS算法的處理結(jié)果偏大，然后簡述了三種經(jīng)典的沉積物聲傳播模型（包括Biot理論、EDFM和Buckingham模型）并與

4、處理結(jié)果對比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：WRELAX算法和拷貝相關法的聲速處理結(jié)果與Biot和EDFM的聲速頻散曲線較為接近；而DL-LS算法的聲速處理結(jié)果與Buckingham模型的聲速頻散曲線接近。
　　最后利用LabVIEW平臺對算法和模型進行集成，對信號進行拷貝相關分析后得到了沉積物中的聲速和衰減系數(shù)，并且將測量結(jié)果與三種經(jīng)典聲傳播模型預報結(jié)果對比分析。本軟件中比較突出的部分是在用戶輸入關鍵字后可以自動搜索文件夾中的匹配文件，對實驗數(shù)