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各种水下声源的发声机理及其特性 被引量:24
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作者 李宁 陈建峰 +1 位作者 黄建国 方明 《应用声学》 CSCD 北大核心 2009年第4期241-248,共8页
扼要综述了现有的七种水下声源产生技术,包括炸药爆炸声源、电声换能器声源、参量阵声源、流体动力式声源、电磁式声源、激光声源和等离子体声源。分析了这些声源的发声机理,结合其性能特点阐述了在实际中的不同应用,并对等离子体声源... 扼要综述了现有的七种水下声源产生技术,包括炸药爆炸声源、电声换能器声源、参量阵声源、流体动力式声源、电磁式声源、激光声源和等离子体声源。分析了这些声源的发声机理,结合其性能特点阐述了在实际中的不同应用,并对等离子体声源的机理、特点和实际应用进行了重点分析。列表归纳总结了各种水下声源的原理、主要性能和应用范围,为水下声源的应用拓展提供了依据。 展开更多
关键词 水下声源 机理 等离子体
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深海大深度声传播特性及直达声区水下声源距离估计 被引量:8
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作者 王梦圆 李整林 +2 位作者 吴双林 秦继兴 余炎欣 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期905-912,共8页
深海大深度声传播特性对在深海近海底进行水声目标探测和定位具有重要意义。利用一次南海中南部深海不完全声道中的脉冲声传播实验数据,分析了海底附近大深度声传播损失及脉冲多途传播特性,并根据直达波和海底-海面反射波的时延差与收... 深海大深度声传播特性对在深海近海底进行水声目标探测和定位具有重要意义。利用一次南海中南部深海不完全声道中的脉冲声传播实验数据,分析了海底附近大深度声传播损失及脉冲多途传播特性,并根据直达波和海底-海面反射波的时延差与收发距离的关系,提出一种利用深海直达声区脉冲多途到达时间进行水下声源距离估计的方法。结果表明:当接收器深度位于南海深海海底附近而声源深度较浅时,直达声区水平宽度可达30 km,传播损失相对影区来说较小,有利于水下声源探测;直达声区的直达波与海底-海面反射波的到达时延差随着收发距离的增大单调减小,可被用于水下声源距离估计。得到水下声源的距离估计结果与实验GPS测量结果较为一致,距离估计均方误差为0.28 km。 展开更多
关键词 直达 直达波 水平距离 水下声源 时延差 海面反射波 传播损失 传播特性
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基于波导不变量的空中和水下声源分辨方法 被引量:1
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作者 陈晓勇 方有利 +2 位作者 孙炳文 宋文华 郭圣明 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期639-648,共10页
波导不变量反映了水下声场多途传播的干涉结构特征。将波导不变量的提取分析应用于空气中声源产生的水下声场,通过数值仿真分析了波导不变量分布随深度的变化,提出了利用小深度接收声场提取的波导不变量分布来分辨空中和水下声源的方法... 波导不变量反映了水下声场多途传播的干涉结构特征。将波导不变量的提取分析应用于空气中声源产生的水下声场,通过数值仿真分析了波导不变量分布随深度的变化,提出了利用小深度接收声场提取的波导不变量分布来分辨空中和水下声源的方法。分析了空气中声速和风速剖面对该方法的影响,指出在实际海上环境条件下,当出现逆温现象或者当接收器在声源下风方向时,该方法是有效的。 展开更多
关键词 水下声源 不变量 波导 分辨方法 中和 水下 数值仿真分析 变量分布
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干涉测量低频水下声源频率的改进算法 被引量:3
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作者 张晓琳 毛红杰 唐文彦 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2623-2631,共9页
为了实现低频段水下发生目标频率的准确识别,搭建了一套激光干涉测量系统。在相位生成载波解调技术的基础上,提出了一种改进的基于相位生成载波反正切算法的解调方式。在光学暗室下利用分立光学元件搭建了一套干涉实验系统,在参考光路... 为了实现低频段水下发生目标频率的准确识别,搭建了一套激光干涉测量系统。在相位生成载波解调技术的基础上,提出了一种改进的基于相位生成载波反正切算法的解调方式。在光学暗室下利用分立光学元件搭建了一套干涉实验系统,在参考光路引入水面波动作为高频载波,利用水表面漫反射的主反光与参考光干涉获得干涉信号。以相位生成载波解调技术的反正切算法为基础,引入高频载波信号的一倍和二倍正弦混频。通过功率比较的算法在两组正交信号当中筛选功率较强的一组进行解调,避免了载波初相位导致的正交信号消隐引起的解调失真。最后,在模拟的低频大幅度海浪扰动情况下进行了探测实验,取得了良好的解调效果。实验结果表明:水下声源的低频探测下限约为30 Hz;100Hz以上频段的频率探测精度优于1Hz。改进的反正切解调算法能够避免解调失真,具有很强的抗干扰能力。 展开更多
关键词 激光干涉 水下声源 频率测量 相位生成载波
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基于声强测量的近场声全息及其在水下声源声辐射分析中的应用 被引量:32
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作者 何元安 何祚镛 姜军 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第4期297-305,共9页
基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)是一种新的有效的声场重建技术,在获得了测量面(全息面)上两个切向声强分量后,利用BAHIM可以预报声源的辐射场及噪声源定位。本文给出了不同声源和参数下BAHIM数值分析结果,井利... 基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)是一种新的有效的声场重建技术,在获得了测量面(全息面)上两个切向声强分量后,利用BAHIM可以预报声源的辐射场及噪声源定位。本文给出了不同声源和参数下BAHIM数值分析结果,井利用自行研制的双通道自动扫描声强测量系统进行了水下声源近场声辐射的BAHIM实验,结果证实了该方法的有效性,它增强了分析和识别噪声源的能力。 展开更多
关键词 水下声源 辐射分析 强测量 全息
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激光探测水下声源特征的时频分析 被引量:2
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作者 赵龙 张骏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期930-936,共7页
激光相干探测水面可以获取水下声源的振动特征。本文将振源分别放在水下80 cm,50 cm和20 cm三个不同深度,以1000 Hz频率振动,通过激光相干探测水面来获取水下振源的振动特征。在信号的特征提取分析中,通过采用小波分解与重构和多尺度分... 激光相干探测水面可以获取水下声源的振动特征。本文将振源分别放在水下80 cm,50 cm和20 cm三个不同深度,以1000 Hz频率振动,通过激光相干探测水面来获取水下振源的振动特征。在信号的特征提取分析中,通过采用小波分解与重构和多尺度分析和WignerVille分布相结合的方法对信号进行处理。在Wigner-Ville分布的基础上,增加伪Wigner-Ville分布和平滑伪Wigner-Ville分布进行优化。针对WV分布中出现的交叉项干扰,采用ChoiWilliams时频分布和Margenau-Hill谱图时频分布加以处理。特征提取与分析的结果表明:小波分析和Wigner-Ville分布联合的方法对信号降噪和特征提取非常有效。 展开更多
关键词 水下声源 干涉 小波分析 WIGNER-VILLE分布 特征提取 去噪
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基于矩阵特征分解的水下声源匹配场定位 被引量:2
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作者 魏尚飞 韩东 +1 位作者 张海勇 贺寅 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第10期141-148,共8页
水下声源定位问题是水声信号处理领域的重点和难点,基于计算声场和接收声场相关性辨识目标距离、深度的匹配场定位方法具有广泛应用。针对Bartlett处理器宽容性好但分辨率低、最小方差处理器分辨率高但对失配敏感的问题,将空间谱估计中... 水下声源定位问题是水声信号处理领域的重点和难点,基于计算声场和接收声场相关性辨识目标距离、深度的匹配场定位方法具有广泛应用。针对Bartlett处理器宽容性好但分辨率低、最小方差处理器分辨率高但对失配敏感的问题,将空间谱估计中基于矩阵空间特征分解的目标定向算法引入匹配场定位。对水下单声源定位、双声源定位、环境失配处理等条件,对比3种定位算法的性能。仿真数据表明,与Bartlett处理器相比,基于矩阵空间特征分解的定位方法具有更高的目标定位准确度。与最小方差处理器相比,该方法在双声源定位时能够分辨相近声源,尤其对深度辨识更准确。实验数据表明,基于矩阵空间特征分解的处理器能够实现表面强干扰条件下的水下弱目标定位。 展开更多
关键词 水下声源定位 匹配场处理 矩阵特征分解
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线阵声强缩放方法在水下声源辐射功率估算中的应用 被引量:3
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作者 岳舒 侯宏 +1 位作者 于佳雨 王谦 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期246-254,共9页
为了解决水下声源辐射声功率难以计算的问题,利用线阵声强缩放方法在波束形成声源识别的基础上,根据波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系来获得相应的声功率。为了提高线阵声强缩放方法的水下声功率估算精度,给出了一定动态范... 为了解决水下声源辐射声功率难以计算的问题,利用线阵声强缩放方法在波束形成声源识别的基础上,根据波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系来获得相应的声功率。为了提高线阵声强缩放方法的水下声功率估算精度,给出了一定动态范围限制的主瓣区域积分方法,并通过仿真验证了该方法的有效性。在消声水池中开展了水下声功率估算的实验研究。在不同的测试距离下,对双声源条件下的单频以及宽带声源在阵列侧的辐射声功率进行了估算,以混响法的测量结果为参考值,研究了估算误差随声源频率、测试距离等影响因素的变化规律。实验结果表明,无论是单频还是宽带声源,声功率的最大估算误差不超过2.6 dB,在高频时不超过1.6 dB。验证了线阵声强缩放方法应用于水下声源辐射声功率估算的正确性与可行性。 展开更多
关键词 功率 识别 水下声源 测试距离 功率估算 换算关系 动态范围
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基于多层感知机的远距离水下声源定位技术研究 被引量:1
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作者 郑宇鸿 徐佳毅 +1 位作者 文艺成 李醒飞 《导航定位与授时》 CSCD 2022年第3期40-48,共9页
针对传统匹配场处理方法存在水下声源远距离定位失准以及定位时间过长的问题,提出了一种基于多层感知机的水下声源被动定位方案。利用团队自研的“浮星”浮标实测的剖面数据模拟真实海洋环境,并在水中布设垂直水听器阵,仿真大量不同位... 针对传统匹配场处理方法存在水下声源远距离定位失准以及定位时间过长的问题,提出了一种基于多层感知机的水下声源被动定位方案。利用团队自研的“浮星”浮标实测的剖面数据模拟真实海洋环境,并在水中布设垂直水听器阵,仿真大量不同位置的声源在水听器处产生的接收数据。将多通道波形数据直接作为输入对多层感知机网络进行训练,从而获取高精度的定位神经网络。仿真结果表明,与匹配场处理算法相比,设计的感知机网络可以在大范围信噪比环境中实现有效的水下声源定位,其中在30dB信噪比下定位距离和深度的平均相对误差达到了1.94%和6.84%。另外,相对于失配声速剖面,使用平均声速剖面模拟的接收数据可提高网络的定位性能。 展开更多
关键词 远距离水下声源 匹配场处理 多层感知机 被动定位 平均速剖面
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基于超磁致伸缩材料的活塞式水下声源 被引量:2
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作者 石小红 《磁性材料及器件》 CSCD 北大核心 2009年第5期37-39,63,共4页
超磁致伸缩材料是一种性能优良的换能器材料,本实验研究将其应用于活塞式水下声源,构建了简易的机构模型,并对模型进行电-磁、磁-力、力-振动和振动-声辐射的转换计算公式进行分析,建立起声源的电-声数学模型。最后根据数学模型利用Mat... 超磁致伸缩材料是一种性能优良的换能器材料,本实验研究将其应用于活塞式水下声源,构建了简易的机构模型,并对模型进行电-磁、磁-力、力-振动和振动-声辐射的转换计算公式进行分析,建立起声源的电-声数学模型。最后根据数学模型利用Matlab编制程序进行仿真计算,结果显示采用超磁致伸缩材料驱动活塞式水下声源,具有非常好的低频响应,材料本身的相对磁导率和刚度系数影响低频响应的幅值和频率,较高的相对磁导率和较低的刚度系数,有利于提高声源低频辐射的声源级水平。 展开更多
关键词 超磁致伸缩 活塞式 水下声源
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基于联合分布适配的水下声源测距算法研究 被引量:1
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作者 李理 孙玉林 +1 位作者 曹然 郭龙祥 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期2061-2070,共10页
水下声源被动测距基于接收数据中声源辐射的声压信号,通过特定方法在空域中搜索声源位置参数,是一个参数估计问题。对于参数估计问题,机器学习方法通常将其转化为分类问题,相比于传统匹配场处理(MFP)具有更准确的估计能力,并且无需先验... 水下声源被动测距基于接收数据中声源辐射的声压信号,通过特定方法在空域中搜索声源位置参数,是一个参数估计问题。对于参数估计问题,机器学习方法通常将其转化为分类问题,相比于传统匹配场处理(MFP)具有更准确的估计能力,并且无需先验的声场环境信息。但当训练数据和测试数据的概率密度函数服从不同的分布或者训练数据严重不足时,传统机器学习方法下的分类器预测效果通常较差。因此,该文提出基于联合分布适配(JDA)的水下声源测距算法,该算法使用JDA寻找恰当的变换矩阵进行数据映射,从而减小不同数据域间分布差异,实现源域到目标域的迁移。对经过JDA后数据进行实验的结果表明,JDA可以有效降低在不同时间和不同方位的水声场中获取航迹数据之间的差异,使得基于源域训练的分类器对目标域预测结果的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)降低了超过30%,从而实现对声源更准确的距离估计。 展开更多
关键词 水下声源测距 联合分布适配 K近邻 支持向量机 卷积神经网络
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深海脉冲信号簇到达结构特征及其在水下声源定位中的应用 被引量:11
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作者 谢亮 王鲁军 林旺生 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期171-181,共11页
为了实现对深海水下声源的定位,对典型深海环境中的脉冲信号到达结构特征进行了理论分析,给出了声源和接收位置位于近海面时到达信号的簇信号形式近似表达式。当声源和接收位置处于近海面深度时,接收到的信号呈簇状结构形式。在提取到... 为了实现对深海水下声源的定位,对典型深海环境中的脉冲信号到达结构特征进行了理论分析,给出了声源和接收位置位于近海面时到达信号的簇信号形式近似表达式。当声源和接收位置处于近海面深度时,接收到的信号呈簇状结构形式。在提取到达信号中各簇信号到达时间、幅值等特征参数的基础上,提出了一种通过对到达信号中簇信号特征参数匹配搜索进行水下脉冲信号定位的方法,仿真分析了不同距离和不同深度处的簇信号特征,并利用一次南海海域爆炸声源的声传播实验数据进行了实验验证。结果表明:各簇信号对应的到达时间、幅值等特征参数可用于对声源位置的匹配定位;海上实验中利用单水听器得到的水下声源的距离估计结果与实测距离结果较为一致,对实验中2.0 km至90.4 km内声源的距离估计误差不大于8%。 展开更多
关键词 脉冲信号 距离估计 信号到达时间 匹配定位 水下声源 近似表达式 特征参数 深海环境
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水下等离子体声源放电特性和声特性实测与分析
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作者 吕皓男 冯燕涛 +1 位作者 刘振 闫克平 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
在小型消声水池中,同步测量水下等离子体脉冲声源的放电特性和声特性,实验分析研究了其在单电极和多电极下负载注入峰值功率和放电能量对声特性的影响。结果表明,在相同的电极数和间距下,直达波脉冲声源级仅与负载注入峰值功率有关,气... 在小型消声水池中,同步测量水下等离子体脉冲声源的放电特性和声特性,实验分析研究了其在单电极和多电极下负载注入峰值功率和放电能量对声特性的影响。结果表明,在相同的电极数和间距下,直达波脉冲声源级仅与负载注入峰值功率有关,气泡脉冲声源级和气泡周期则主要受放电能量影响,多电极放电通过减小单根电极放的电能量来减小气泡脉冲声源级和气泡周期。此外,在相同的充电电压下,减小充电电容对电极数的比,可以增大直达波脉冲声源级并压制气泡脉冲;负载注入峰值功率对放电能量的比对声特性的影响也呈现出类似规律。实测及其分析结果可为进一步优化水下等离子体脉冲声源的声特性提供参考。 展开更多
关键词 水中放电 水下等离子体脉冲 特性 关系
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水下声学滑翔机用于东印度洋声传播特性分析及声源估计 被引量:4
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作者 吴禹沈 李整林 +2 位作者 秦继兴 吴双林 王光旭 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1102-1113,共12页
常规实验方法无法同步获取深海大尺度声学和水文数据,水下滑翔机可作为同步观测平台解决该问题.首先利用在东印度洋北部海域水下滑翔机同步获取的声传播和水文实验数据,分析了水下滑翔机的自噪声谱级和实验海区声传播特性,然后推算并修... 常规实验方法无法同步获取深海大尺度声学和水文数据,水下滑翔机可作为同步观测平台解决该问题.首先利用在东印度洋北部海域水下滑翔机同步获取的声传播和水文实验数据,分析了水下滑翔机的自噪声谱级和实验海区声传播特性,然后推算并修正了滑翔机水下运动轨迹,利用第一影区水下滑翔机接收声传播信号的脉冲多途到达时间差对声源进行测距与定深。潜标接收噪声与滑翔机自噪声谱级对比表明,水下滑翔机在海洋中无动力运动时的系统自噪声接近于潜标观测的海洋环境噪声。滑翔机实测的声传播损失与模型计算结果吻合较好,第一影区水下声源测距定深结果与实际位置较为一致,测距与定深的相对误差均小于5%。利用加载水听器的水下滑翔机可以实现水文环境数据与声学信号的同步观测,对深海声传播特性测量及定位算法研究具有重要意义。 展开更多
关键词 到达时间差 水下滑翔机 海洋环境噪 同步观测 传播 学信号 水下声源 运动轨迹
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一种水下低频声源系统的设计
15
作者 王之海 《信息技术与信息化》 2020年第7期130-133,共4页
水下声源系统是对水声装备进行测试或校准时常用的设备。本文提供了一套可远程水声遥控的低频水下声源系统的实现方案,具体给出了系统的硬件构成、遥控距离估算方法和遥控信号检测方法。通过高频水声应答器,本系统使用者可控制低频声源... 水下声源系统是对水声装备进行测试或校准时常用的设备。本文提供了一套可远程水声遥控的低频水下声源系统的实现方案,具体给出了系统的硬件构成、遥控距离估算方法和遥控信号检测方法。通过高频水声应答器,本系统使用者可控制低频声源的开启和关闭。低频声源的发射频率和声源级大小能够在入水前由使用者根据实际需要自由配置。系统由高能锂电池提供电能,可在水下长时间工作。经测试,该低频声源系统的遥控功能正常,低频声源最大发射声源级可达175dB以上。 展开更多
关键词 水下声源 遥控 信号检测 应答器
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新型水下干扰声源 被引量:1
16
作者 江向东 唐建生 皇甫立 《舰船科学技术》 北大核心 2012年第2期103-105,共3页
提出了一种放电频率可控的水下等离子放电声源方案,用于产生可设定的水下窄带频率辐射噪声。原理装置实验证明,本文提出的频率可控的水下等离子放电声源满足可控频率和连续放电的要求,可用于主动性水声干扰和欺骗等。
关键词 等离子放电 水下声源
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水下便携式可应答同步编码声源系统研究 被引量:3
17
作者 张庆国 李兴武 +1 位作者 沈雁 连莉 《海洋技术学报》 2020年第3期30-36,共7页
本文针对当前及未来多型水下航行体的通用化水下高精度定位跟踪及综合测控要求,开展小型便携式水下声源系统研究,解决了不同水下航行体定位跟踪及水声遥测与遥控的综合测控集成化问题,以及小型水下航行体的通用化声源安装适配性等难题... 本文针对当前及未来多型水下航行体的通用化水下高精度定位跟踪及综合测控要求,开展小型便携式水下声源系统研究,解决了不同水下航行体定位跟踪及水声遥测与遥控的综合测控集成化问题,以及小型水下航行体的通用化声源安装适配性等难题。采用集成化一体式综合设计方案,功能上兼顾水声定位跟踪、水声遥测遥控等功能,性能上其短基线水声定位精度可达R×5‰(R为斜距),远程水声遥测遥控误码率为10-5。本文在系统总体方案中平衡了小尺寸与高性能之间的传统矛盾,大幅缩减声源尺寸和重量,并完成了小型水下滑翔机湖上试验。试验结果证明,该声源系统在比国外类似产品更小尺寸和重量的基础上,同时具备水声定位跟踪和水声遥测遥控等综合测控功能,可为多型水下航行体湖海试验提供高精度实时定位测量及远程应急遥控手段,具有较高的实用价值和良好的市场应用前景。 展开更多
关键词 水下便携 编码 同步式 应答式
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水下等离子体声源聚焦声场分布特性研究 被引量:3
18
作者 方明 黄建国 +1 位作者 雷开卓 李宁 《电声技术》 2009年第12期39-42,共4页
研究了水下等离子体声源的工作原理和聚焦原理,研制了小功率的实验装置,并进行了聚焦声场实验测量,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲峰值压力与声场位置之间的关系,得出了聚焦声场的分布特性。研究结果初步验证了水下等离子体声源的... 研究了水下等离子体声源的工作原理和聚焦原理,研制了小功率的实验装置,并进行了聚焦声场实验测量,从声轴和焦平面2个方向研究了声脉冲峰值压力与声场位置之间的关系,得出了聚焦声场的分布特性。研究结果初步验证了水下等离子体声源的优越性,为进一步改进这种声源,以将其应用于100km以上超远程水下通信系统打下良好的基础。 展开更多
关键词 水下等离子体 聚焦 分布特性 脉冲
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水下等离子体声源的电声转换模型研究与计算
19
作者 刘小龙 李宁 +1 位作者 雷开卓 李洪兵 《高技术通讯》 CAS 2021年第10期1020-1026,共7页
水下等离子体技术已经在诸多领域得到广泛应用,由于其高压脉冲放电的瞬时性和不易观测性,对于该技术电声转换的研究尚未有成熟的理论模型。本文结合水下等离子体声源电声转换装置,较全面地分析了充电回路和放电回路的电特性。在此基础上... 水下等离子体技术已经在诸多领域得到广泛应用,由于其高压脉冲放电的瞬时性和不易观测性,对于该技术电声转换的研究尚未有成熟的理论模型。本文结合水下等离子体声源电声转换装置,较全面地分析了充电回路和放电回路的电特性。在此基础上,给出了系统输入能量、电容器储存能量、负载消耗能量和声能量等概念的定义和计算公式,建立了水下等离子体声源电声转换的模型以及系统总效率模型。最后结合实验装置参数,对水下等离子体声源的电声转换模型进行了验证性计算。研究结果表明本文的电声转换模型是有效的,本文研究成果可为水下等离子体声源系统充放电回路参数的合理设计提供理论参考。 展开更多
关键词 水下等离子体 能量 效率 电弧放电 放电电极 冲击波
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研究人员提出一种利用声场大数据和深度学习的宽带水下声源定位
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《高科技与产业化》 2019年第9期72-72,共1页
在有实际观测数据的场景下,机器学习在海洋声源定位方面已经显示出应用潜力。然而,采集海上实测数据往往成本较高,在某些场景下甚至难以实现。如何在不确知环境下准确定位水下声源是水声应用领域最具挑战性的问题之一。近期,中科院声学... 在有实际观测数据的场景下,机器学习在海洋声源定位方面已经显示出应用潜力。然而,采集海上实测数据往往成本较高,在某些场景下甚至难以实现。如何在不确知环境下准确定位水下声源是水声应用领域最具挑战性的问题之一。近期,中科院声学所的牛海强等人与美国Scripps海洋研究所的研究人员联合提出一种适用于不确知海洋环境的基于深度学习的水声被动定位方法。 展开更多
关键词 水下声源 深度学习 定位
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