基于T型乘积阵的海底散射系数测量方法研究

论文摘要

海洋混响是一个受重视的研究课题。浅海混响主要是海底散射引起的。海底声散射系数是表征海底散射的基本物理量之一,所以研究海底声散射系数的测量方法有重要的意义。本文首先引入了一种海底散射系数的三维散射模型,并据此模型对散射强度与入射掠射角、散射掠射角、散射方位角及频率的关系曲线进行了理论计算。海底散射系数实验测量方法拟采用T型阵接收海底散射声波,由T型乘积阵的阵输出计算海底散射系数。为此,推导了T型乘积阵的阵输出电压幅值与阵元输出电压幅值的关系及其与海底散射系数的关系表达式。在假定散射系数已知的情况下仿真了T型阵各阵元接收的海底混响信号;反算出了海底声散射系数。论文最后介绍了水池实验,包括实验环境,各实验仪器的工作性能,实验的布放,实验数据的获得及处理结果,数字仿真实验和实验室实验结果证明了用T型乘积阵测量海底散射系数可行;实验室测量结果与理论模型的计算结果比较。最后用MATLAB提供的图形界面开发环境Guide进行了测量和计算软件的设计编程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的研究重点及主要内容
• 第2章 理论模型
• 2.1 基本参量介绍
• 2.2 界面的不平整散射
• 2.2.1 Kirchhoff近似
• 2.2.2 扰动近似
• 2.3 沉积层体积散射
• 2.4 数值计算
• 2.4.1 与角度的关系
• 2.4.2 与频率的关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 混响信号的仿真和处理
• 3.1 混响的基本理论
• 3.1.1 混响的基本概念
• 3.1.2 混响的分类
• 3.1.3 海洋声信道中的多途
• 3.2 混响信号的仿真
• 3.2.1 海底混响信号的模型
• 3.2.2 收发分置混响信号仿真模拟方法
• 3.2.3 仿真结果
• 3.3 反算海底散射系数的相关知识
• 3.3.1 波束形成原理
• 3.3.2 阵输出和阵元输出的关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 水池实验
• 4.1 基本实验参数说明
• 4.1.1 发射信号参数
• 4.1.2 水池环境基本参数
• 4.1.3 测量系统布放介绍
• 4.1.4 仪器性能介绍
• 4.2 计算模型
• 4.3 数据处理
• 4.3.1 处理方法
• 4.3.2 处理结果及与理论模型结果的对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 混响仿真和实验数据处理界面
• 5.1 界面开发环境
• 5.2 混响仿真界面
• 5.3 实验数据处理界面
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢