光尾流自导中的背景干扰特征及抑制方法研究

论文摘要

对自然环境条件下基于激光照明,检测舰船尾流气泡散射的光尾流自导的背景干扰特征及抑制方法进行了研究。理论研究和实验研究表明,采用以下方法,可有效抑制背景干扰:给光电探测系统加装窄带光谱滤波器,其透光的谱线宽度应恰好覆盖照明激光的辐射频谱,由于照明激光的谱线很窄,可有效抑制环境背景光的干扰;对于气泡的前向散射和后向散射,采用前向散射测量能较好地抑制水分子、水中固体悬浮颗粒的散射干扰;在测量气泡散射的各种物理量中,测量气泡的散射光空间频谱分布,通过高斯拟合,以散射光空间频谱分布的线宽表征气泡的空间分布,是一种有效的光尾流探测方法,并且可以进一步抑制与激光光谱重叠部分环境背景光的干扰;对测量散射光空间频谱分布的光电转换过程中引入的噪声,采用小波降噪方法进行消噪,使得小波降噪处理后高斯拟合的曲线更接近实际探测到的气泡散射光空间频谱分布。实现了光尾流实时探测系统的硬件和软件设计,系统设计方案采用线阵CCD光信号采集,A/D模数转换,DSP数据处理,USB接口输出四级流水线方式工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文产生的背景和意义
• 1.2 本文的主要工作
• 第二章 背景干扰的主要来源及其抑制
• 2.1 环境背景干扰源的特征
• 2.2 环境背景干扰的抑制
• 2.2.1 太阳辐射宽光谱干扰的抑制
• 2.2.2 与激光光谱重叠部分的太阳辐射的抑制
• 2.3 海水中颗粒性物质散射的特征
• 2.3.1 海水中粒子的产生、构成及其折射率分布状况
• 2.3.2 水中粒子光散射的Mie理论
• 2.3.3 海水中颗粒性物质和气泡的Mie理论计算结果
• 2.4 海水中颗粒性物质散射的抑制
• 2.5 选取恰当照明激光波长对水分子散射的抑制
• 第三章 直接探测与频谱强度探测的比较
• 3.1 直接探测的实验结果
• 3.2 频谱强度探测的实验结果
• 第四章 光尾流实时探测系统的设计
• 4.1 系统总体实现方案及工作原理
• 4.1.1 CCD光电转换单元
• 4.1.2 系统工作原理
• 4.1.3 CPLD单元设计
• 4.2 DSP单元设计
• 4.2.1 ADSP-21062 的特点
• 4.2.2 DSP的工作方式
• 4.2.3 DSP程序简介
• 4.3 USB接口单元设计
• 4.3.1 USB接口简介
• 4.3.2 芯片固件程序
• 第五章 结 论
• 致 谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果