浅水环境中时反镜聚焦性能的研究

摘要

声学时反镜是指由收发合置的换能器组成的基阵对声源信号进行接收、时间反转和再发送，时反后的信号会在声源处实现聚焦。它是一种新颖的自适应聚焦技术，可以使信号在未知环境中实现自适应聚焦。 海洋是一个复杂多变的信道，它会使信号产生畸变从而影响声纳系统的工作性能。 本文简单叙述了时反镜的起源、发展历程和研究现状，从总体上对时反镜理论进行了介绍；分析了时反镜的基本原理，并对其在浅水环境下的聚焦性能进行了仿真研究。 时反镜的聚焦性能可以通过焦点的大小、聚焦信号的持续时间、聚焦点的声压振幅及聚焦信号与声源信号的相关性来衡量，它与很多因素有关。海洋波导的结构、声速分布、海底和海面的反射和吸收都将影响时反镜的聚焦性能。 根据射线理论建立了浅海信道模型，并在信道特性不变的情况下，对声源信号脉冲宽度、接收时间、阵元数目、阵列孔径、声源信号位置的漂移以及噪声等对时反镜聚焦性能的影响进行了理论分析和仿真研究。 仿真的结果为时反镜的设计和实际应用提供了一定的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文背景与意义

1.2时反镜技术简介

1.2.1时反镜技术的提出

1.2.2声学时反镜的基本原理

1.2.3时反镜技术在超声领域的发展

1.2.4时反镜技术在水声领域的发展

1.3水声系统仿真研究的方法

1.4论文的主要内容

第2章浅海信道建模

2.1射线声学的基本原理

2.1.1程函方程的其他形式

2.1.2强度方程的含义

2.1.3射线声学的应用条件

2.2分层介质中的射线声学

2.3海洋的声学特性

2.3.1海水介质的声吸收

2.3.2海底的声学特性

2.3.3海面的反射系数

2.3.4海洋中的噪声

2.3.5海水中的声速

2.4相干多途信道模型的建立

2.5本章小结

第3章无噪声情况下时反镜的聚焦性能

3.1时反镜的时空聚焦原理

3.1.1宽带声信号的数学表示

3.1.2时反镜的原理

3.2浅海环境中时反镜工作过程的仿真

3.2.1仿真条件

3.2.2工作过程的仿真

3.3聚焦性能的分析

3.3.1声源信号的脉冲宽度对聚焦性能的影响

3.3.2接收时间对聚焦性能的影响

3.3.3声源位置的漂移对聚焦性能的影响

3.3.4阵元数对聚焦性能的影响

3.3.5阵元间距对聚焦性能的影响

3.4本章小结

第4章噪声对时反镜聚焦性能的影响

4.1信噪比公式的提出

4.2理想噪声环境下的性能分析

4.3理想噪声环境下聚焦性能的仿真研究

4.3.1仿真条件说明

4.3.2仿真分析

4.4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