海洋噪声场的时空相关函数

本文借助于方向性点源的平面波展开式导出了海洋中噪声场的时空相关函数的普遍表式。用演绎法将该表式用于分层不均匀浅海与分层不均匀深海,建立了噪声场的时空相关函数与海洋环境参数的有机联系。文中利用接收器附近点(噪声)源的奇性条件简化了浅海中噪声场时空相关函数的计算。接着用简正波理论计算了均匀浅海中噪声场的时空相关函数。     

随机海洋声信道下的噪声场时空相关函数

本文把传播的随机时变网络模型用于水声信道,建立了噪声辐射场的时空相关函数的一般表示式。讨论了时变、多径、色散水声信道下噪声场时空相关函数的时变、起伏与衰落。     

浅海运动噪声源的声场统计特性及其对噪声测距声呐信号处理的影响

本文研究了运动噪声源在分层统计不均匀的媒质中(并考虑随机起伏边界的影响)噪声场时空相关函数的性质。 理论与大量海上实验都证明了,传播的多径效应使相关函数拖散,媒质的折射率起伏与边界起伏引起相关函数的起伏。而噪声源的运动对实时相关器的输出的影响等效于低通滤波器并附加时空相关函数的漂移。相关函数的这些性质大大降低了噪声测距声呐系统的信号处理增益。 相关函数的起伏和畸变,使噪声测距难于实现。为此,本文提出了小间距大跨度的四点阵空间相关测距与二次相关信号处理技术,大大地克服了上述诸因素的影响。本文还对内波引起的长周期大时延起伏的二次相关函数的输出,提出了有限记忆类卡尔曼滤波处理方法,使噪声测距声呐最终实现有效的准确测距与跟踪。     

基于行波分离和角度域衰减的地震波叠前逆时成像条件

为提高陡倾角复杂构造区地震波逆时成像质量,提出一种逆时偏移成像条件.以二维模型为例,采用波印廷矢量实现方向行波的波场分离和地层反射角度的计算,将炮点和检波点的上行波场和下行波场、左行波场和右行波场两两作互相关计算,去除形成逆时偏移噪声的分量,同时将反射角度的余弦函数作为权函数引入互相关逆时成像条件中,进一步实现角度域逆时噪声的衰减.研究表明,炮点和检波点相反传播方向波场的互相关计算是形成偏移噪声的主要原因,相同传播方向的行波波场两两作互相关成像并组合叠加,可以在有效压制偏移噪声的同时,保持对陡倾角和水平界面的成像能力,再在角度域实现逆时噪声衰减,进一步提高逆时成像质量,实际地震资料验证了方法的有效性.所提的逆时成像条件可为复杂构造区高精度逆时成像提供重要的方法指导.     

海面波浪对海洋环境噪声垂直空间相关性的影响

研究了由海浪谱导得的噪声源的相关函数对海洋环境噪声垂直空间相关性的影响。常用的海洋环境噪声空间相关性模型一般假设海面噪声源是非相关的,这种假设可以解释一些物理现象,但是与真实情况并不符合。考虑到风成噪声与海浪运动的相关性,引入海浪谱,得到噪声源的相关函数,利用Kuperman-Ingenito (K/I)噪声模型,计算海洋环境噪声的垂直相关性。通过仿真结果与实验数据对比可以看出,在高风速下,假设噪声源不相关时计算得到的噪声场垂直相关性与实验结果相差较大,而利用由海浪谱导得的噪声源的相关函数计算得到的噪声场的垂直相关性与实验结果符合较好。      

舰船自噪声场结构及其实验研究方法

本文对舰船的自噪声源的时-空统计特性及其对舰船水下自噪声场时-空统计特性的贡献作了阐述,在此基础上,提出了测量几种不同自噪声源特性的普遍方法。 一、舰船自噪声场的物理描写 在研究自噪声场时,假设过程是高斯的,则噪声场的时-空相关函数可给出自噪声场时-空统计特性的全面描写。     

海面噪声的空间相关与垂直方向性理论

本文讨论由海面噪声源与分层介质海洋所组成的海洋环境噪声模型。假设噪声源是统计独立分布在海面上的指向性点源,研究噪声源特性以及传播条件对海洋环境噪声场的影响。发展了海面噪声的简正波理论,并在一定条件下将简正波理论得到的适合于小掠角范围的噪声场方向密度函数解析延拓至大掠角范围,使之与射线理论表式衔接起来,获得了计算海洋环境噪声强度、空间相关与方向密度函数的简明表式。     

倍增噪声和饱和效应对环形激光场动力学性质的影响

用一椎近似的方法求得了同时存在倍增噪声和饱和效应的双向环形激光场含时几率密度函数,讨论了倍增噪声和饱和效应对表征激光场动力学性质的两个重要物理量－－光场强度相关时间和有效本征值的影响。     

水下目标对幅度高斯相关海面环境噪声场扰动特性的研究

理论探讨了水下目标受海面环境噪声场激发产生的散射场对海洋环境噪声场的扰动特性,基于幅度高斯型相关海面噪声源模型,利用任意声源分布声场的积分表达式和单极子源半无限空间格林函数的球面波展开式,获得了刚性球目标在海面单极子和偶极子源海洋环境噪声“照射”下的直达噪声场、散射噪声场、总噪声场,以及二接收点直达、散射和总噪声协方差的理论表达式,表明总噪声场除了和目标阻抗特性、接收点的方向有关外,还受到海面噪声源相关特性,以及直达与散射噪声场之间干涉的较大影响。数值计算结果给出较近距离范围内,刚球目标声学可见度约为4~5dB,并指出在海洋环境噪声场中,刚球目标散射的方向特性明显不同于平面波入射。      

利用环境噪声互相关实现散射体无源成像

最近研究表明利用环境噪声的互相关可以恢复两点之间的时域格林函数(声脉冲响应),这一原理在文献中被称为格林函数恢复。基于此原理,通过对多个传声器所接收的环境噪声进行互相关处理,获取与散射体相关联的散射波的到达时延信息,结合最小二乘反演算法和改进克希霍夫移位算法,分别获得道路交通噪声场中石柱以及海浪噪声场中塑料桶的空间位置,且其估计结果与实际测量相一致。实验结果表明将环境噪声作为探测信号进行散射体无源成像是可行的。这为设计室内无源声监测系统以及通过海洋环境噪声实现对水中静默目标成像提供了新思路和有益参考。      

宽频带海洋环境噪声矢量场空间相关特性建模

基阵的信噪比增益与噪声场空间特性密切联系,海洋环境噪声空间特性建模始终是水声学研究的热门问题.声纳功能不同,其工作频段和带宽通常也不相同,因此,任意频带噪声场的空间相关系数对声纳系统设计具有重要参考价值.依据海洋环境噪声场的产生过程,在高频近似条件下,本文提出一种噪声场时域建模方法,给出了水平分层介质中表面噪声时域声压和质点振速的积分表示,为噪声矢量场宽带模型的建立奠定了基础.根据风成噪声谱结构,数值计算了不同频带、不同谱斜率的噪声场空间相关系数,揭示了带宽、谱结构对风成噪声空间特性的影响规律.随着阵元间距和带宽增大,噪声矢量场各分量的空间相关系数的振荡周期数逐渐减少,振荡幅度逐渐减小,这是由于噪声场相关系数频域平均的结果.当谱斜率小于零时,宽频带噪声场的空间相关半径大于窄带噪声场的相关半径,这是由于低频段噪声起主要贡献的结果,实测海洋环境噪声声压场竖直方向空间相关特性变化规律与理论结果一致.本文模型对换能器成阵技术研究以及环境参数反演具有潜在应用前景.     

结合振动控制的柱面纵向梯度线圈目标场设计方法

在磁共振成像系统的工作过程中,噪声主要是由梯度线圈系统产生的.梯度线圈置于高均匀度超导磁体的室温孔内,并工作于脉冲状态,频繁的开启和关闭会使线圈中电流急剧随时间变化,变化的电流导致线圈受到变化的洛伦兹力作用,从而产生振动,这种高频振动所发出的噪声会对病人产生刺激,严重时甚至会对病人的听觉神经产生损伤.梯度场的场强越强、切换速度越快,所产生的噪声就越大.降低噪声的最根本方法是通过有效的梯度线圈设计,降低洛伦兹力的空间分布.本文针对纵向梯度线圈,在原经典目标场设计方法基础上,加入对振动参量,从而能够有效地降低线圈工作时所产生的噪声.其具体方法是将振动控制函数作为约束条件,通过目标场法建立数学模型,利用MATLAB进行电磁验算.计算结果表明,所提数学模型可有效地降低线圈振动的最大振幅.     

海洋环境噪声场中声压和质点振速的空间相干

研究海洋环境噪声场中声压和质点振速的三个正交分量间的空间相干。假定海洋介质水平分层,非相关偶极子噪声源均匀分布于海面,由射线声学理论出发,导出了计算噪声场中声压和质点振速的空间相干矩阵的积分表示式。积分式中的被积函数包含一噪声强度垂直指向性因子,海洋介质分层条件通过该指向性因子影响噪声场的空间相干。针对浅海和均匀半空间环境,给出了相应的空间相干计算结果,发现海洋水文和海底对噪声场中声压和质点振速空间相干的影响不可忽略。     

噪声之间的正负耦合对激光场的影响

从理论上对加性噪声和倍增噪声之间有耦合作用的一维激光模型进行了分析，发现耦合的性质对激光场涨落影响较大，噪声之间的正耦合会延缓强度相关函数的衰减，增强激光系统的统计涨落。噪声之间的负耦合能抑制激光系统的统计涨落，提高激光场的相干性，使激光系统由随机过程向确定过程过渡。     

由部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质

本文讨论部分相干场驱动的吸收型光学系统的统计性质.指出当驱动场的相干分量较弱时,在一定条件下输出光的二阶关联函数有一个独立于双稳阈峰的涨落峰,它是由输入光的位相涨落引起的,其峰值远小于双稳阈峰.对于噪声很小的极限情况,利用高斯近似导出输出光的二阶关联函数双稳阈峰的位置及高度与输入场和腔的参数之间简单定量关系.在噪声很大的极限条件下,我们采用一定的近似方法得到了关于输出光二阶关联函数的简单解析表达式.最后给出输入场的相干分量与非相干分量及系统的协作参数一般取值的情况下输出场二阶关联函数的双稳阈峰的数值计算结果.     

视界和温度格林函数的生成泛函

在平衡态条件下,利用格林函数的欧氏生成泛函讨论了具有视界的Rindler时空和黑洞时空中量子场温度的几何来源。在Minkowski时空到Rindler时空的变换下,绝对零度格林函数欧氏生成泛函的路径积分表示变换为有限温度量子场的相应表示,说明Minkowski真空态和Rindler时空中的一量子混合态性质相同,导出了这个态的温度格林函数及各热力学格林函数。对于Schwarzschild,Reissner-Nordstrom和Kerr黑洞,得到了类似的结果,并获得了描写量子混合态的统计算符的具体形式。 关键词：     

噪声诱导的二维复时空系统的同步研究

研究了一类噪声诱导的二维复时空系统的同步问题.首先讨论了二维复Ginzburg-Laudau(CGL) 方程随时间和空间变化的时空混沌特性;其次,研究了时空噪声驱动下CGL系统的同步问题.理论上利用线性稳定性分析,得到了常数激励下CGL系统达到稳定态的临界强度;结合噪声的随机性和非零均值特性, 揭示了噪声诱导同步的机理;并从理论上和数值上分别给出了达到同步所需要的控制参数和噪声强度满足的条件,实现了两个非耦合CGL系统的完全同步.结果表明,数值模拟和理论分析有很好的一致性.     

载体姿态对海底混响时空相关特性的影响

讨论了载体姿态对海底混响时空相关特性的影响.考虑载体姿态对相关声呐信号发射的影响,推导理论时空相关函数,得到了时空相关特性与载体姿态之间的关系:载体在某一方向上的摇动越大,在该方向上的相关系数下降越快.将理论推导与仿真结果进行比较,发现在海底不存在大尺度起伏、表面粗糙度各向同性的情况下,二者的时空相关函数吻合得较好。实际海底通常具有大尺度起伏和各向异性的粗糙度,时空相关函数的形状不能由载体姿态和海底大尺度起伏完全确定,但海试数据证明了二者的联合影响。此外,讨论了载体姿态对载体垂向速度测量的影响。      

加性噪声对激光一级相变类比的影响

从单模激光场的增益－噪声模型出发,导出了激光场定态强度分布函数,研究了定态分布函数的极值点随加性噪声、乘性噪声和注入信号的变化情况。结果表明,乘性噪声是使激光系统出现一级相变类比的关键因素,注入信号使相变行为减弱,而加性噪声却使得定态分布中极值点的数量和位置出现来回跳跃式变化。     

赏析矢量场的场管及通量问题

物理学中常把某个物理量的时空分布叫做场,场是物质存在的重要形式.矢量场即是常见的的一类场,所谓矢量场,就是在空间各点存在着的一个矢量,其大小和方向是空间位置及时间的函数.对一个不随时间变化的矢量场,矢量的大小和方向是空间位置的函数.如果矢量A(黑斜体字母表示矢