数字式声呐设计原理

声波是人类岂今已知的唯一能在海水中远距离传输的能量形式。声呐就是以声波为信息载体对水下目标进行探测、定位以及实现水下通信的电子设备。发展声响技术是维护海洋权益、保障国家安全、开发海洋资源、保护海洋环境的重要战略。我国从20世纪50年代以来,经过几代人的努力,从无到有建立了具有自己独立知识产权的声呐设计体系。本书作者就是我国在这一体系建立过程中的重要领军人物。作者从事声呐研究数十年,有着丰富的理论和实践经验,对声呐信号处理、声呐设计理论和水声工程技术有着深厚的造诣,是我国权威的声呐设计和信号处理科学家。 本书包含了数字式声呐设计的各个方面,对数字式声呐设计的发展历史、相关的基本理论、设计基本原理、实现方法、性能考核等,进行了全面系统深入的阐述,据我所知,     

数字式声呐大动态范围显示技术研究

量化比特数是衡量数字声呐性能的主要指标，增加比特数意味着更高的精度和更大的动态范围，但人机视觉接口只能显示有限字长的数据。本文从声呐显示技术出发，分析了突破这一局限的必要和可能。原理分析表明，对声呐数据实行过零基准处理，以ＧＳＣ算法配合小信号分层处理可有效地获得多比特位声呐数据的几乎无损的显示，对１６比特呐数据处理显示的实验结果表明，我们的处理方法达到了预斯要求。     

数字式声呐显示系统的GSC算法

方位历程显示已被证明为检测信号的有效手段。数字式声呐的多波束数据与调亮显示系统之间存在着一个接口,它有可能使信号处理系统已获得的增益受到损失。选择合理的算法会使这种损失减到最小。本文提出的灰度级转换算法(GSC)是一种实时的数字运算技术。在输入信噪比较低时会使弱信号的检测能力有所改善,同时又对强信号的检测不会有严重的影响。本文提出的算法易于由硬件实现。计算机模拟实验的结果与理论一致。文中给出了硬件设计的概要说明。     

数字式声呐的高效率前置A/D转换器

A/D转换是数字式声呐的最基本的前置处理之一,要充分利用A/D的动态必须确保输入信号始终处于适当的范围内。本文把A/D转换器的噪声分为重化噪声和饱和噪声。在输入噪声为高斯信号的假定下,分析了总噪声和A/D转换器各参数的关系,提出一种带反馈的AGC模型和采用数据压缩的μ-律量化,以便确保A/D转换器工作于最佳状态。文中给出了理论分析和实际电路设计。     

数字式声呐中的一种简化的ZoomFFT算法

在水声信号处理中,DEMON和LOFAR已被证明为有效的方法,特别是对微弱信号的检测和目标的识别和分类。有的时候,我们还需要知道接收信号频谱的细微结构.一般说来,只有长的时间数据才有可能得到高的频率分辨力,但是由于实际系统软、硬件方面的限制,这样作并不总是可能的.如果我们只是对某些频率附近的谱结构感兴趣,那么ZoomFFT就是一种解决高分辨率谱分析的折中方法.已有的讨论ZoomFFT的文献大体可以分为两大类,即复包络解调ZoomFFT(Complexmodulation)^[4]和级连FFT(cascadeFFT)^[5,6].前者需要对输入信号进行复解调、低通滤波、降采样等一系列繁复的操作.而后者通常利用前后两次FFT,经过相位和幅度修正得到所需频段的细化谱估计,因而易于实现,可作为一种有效的窄带处理器。本文在给出级连FFT法ZoomFFT理论推导的基础上,试图探讨其与复包络解调法之间的内在对应关系,并分析了窗函数、采样率、重叠率等参数的选取对估计结果的影响,最后给出一种简化的ZoomFFT算法,它可以大大缩短实时数据的运算次数.并给出了系统模拟的结果。     

数字式声呐对目标的精确测向和自动跟踪问题

精确测向和自动跟踪是被动声呐的重要任务,本文给出数定式声呐精确测向的一种算法,指出最佳测向精度和基阵尺寸及频段的关系,推导了测向和延时估计的关系,利用波束主瓣附近的抛物线内插法可以精确给出目标方位并实现自动跟踪,计算机的模拟表明本文提出的方法具有良好的性能并且易于用硬件实现     

声呐设计中的系统模拟技术（Ⅱ）

本文继续前文讨论声呐设计中的系统模拟技术。数字多波束声呐对目标的精确定向问题提出了新的要求。本文给出利用多波束输出实时计算信号入射角的几种方法,即内插法、微分相关法及互谱法。系统模拟的结果指出这些方法可以用于实时跟踪多个目标。
后置积累是声呐信号处理的重要组成部分。文中给出两种数字式积累器的系统响应,比较了它们的性能。指出指数型平均积累器是一种便于实现而性能又接近理想平均器的后置积累系统。我们还给出在计算机上进行模拟的结果。最后讨论声呐设计中系统模拟所面临的新问题。     

声呐设计中的系统模拟技术（Ⅰ）

数字信号处理理论与计算机技术的发展已使系统模拟技术成为声呐设计的新的有力的手段。本文叙述在声呐设计中利用系统模拟技术的必要性以及系统模拟技术的主要功能。文中首先讨论在计算机上模拟声呐环境场的原理及方法。给出一种快速产生带限高斯随机序列的算法和用变采样率产生高精度基阵信号的原理。同时给出数字式多波束、多分层的波束成形系统的计算机模拟的公式。文中给出在计算机上进行系统模拟的某些结果并与理论值作了比较。     

演示用大型電流計的構造和使用法

目前中等學校演示用的電流計,大概都是南京儀器廠仿苏联規格略加改變製成的动圈式大型電流計,有0248号及2252号兩种。这两种電流计的構造大致相同,用途一樣,本文僅就0248号加以说明,2252号儀器上附有線路圖和簡明用法說明,本文不予說明。 0248号电流計的体型較大,並且有醒目的标度盤和大的指針,在一般的教室中進行教学演示時,坐在後排的學生也可以在自己的座位上观察清楚,且用途廣泛,是演示用的优良儀器之一。一、用途 0248号大型電流計有三种用途: (1)用作靈敏電流計檢查微弱電流,1.5毫安培,可使指度滿标,按筆者經驗,在銅片、鋅     

大型声呐基阵的全方位强干扰抵消系统

强干扰是制约中远程声呐性能的主要因素。对于大型声呐来说,由于过长的延时量以及过高的运算速率,抗强干扰问题始终未能解决,本文提出一种适用于大型基阵的全方位抗强干扰系统。它是自适应噪声抵消系统与一个可编程迪卡诺(DICANNE)系统的结合,在干扰与信号入射角之间的夹角比较小时,采用低采样速率的自适应噪声抵消系统;在此角度较大时,采用高采样率的DICANNE系统,从而使整个系统具有全方位抗干扰的性能。本方案在采用高性能的DSP器件时,易于实现。文中给出设计框图与硬件实施方法。     

基于数字式MEMS传感器的声阵列成像系统设计*

常规驻极体传声器阵列成像系统存在数据采集系统复杂、体积大的问题,因而阵列传感器数量一般不超过60个,成像质量较差。为此,本文以数字式MEMS声传感器基础设计了260个传感器的声阵列,数据采集系统由FPGA控制,并嵌入到前端阵列中,后端是在另一个FPGA控制下的1个DSP芯片和2个PC104模块组成的集成系统,其中高速DSP芯片完成阵列信号处理以实现声成像功能。该系统能够实现对普通车间环境下机械设备噪声、气体泄漏噪声的现场成像测试,形成动态声像图。测试表明,该系统抗干扰能力强、声像分辨率高、成像速度快,实用效果良好。     

微机构可调谐阵列滤光片的设计与模型分析

提出一种新颖的采用薄膜技术在玻璃基底上构造微机可调谐二维窄带滤光片阵列的方法,对器件进行了膜系设计及光谱响应模拟,通过器件的电动力学模型分析,设计出器件的形状与尺寸。     

微机构可调谐阵列滤光片的设计与模型分析

提出一种新颖的采用薄膜技术在玻璃基底上构造微机构可调谐二维窄带滤光片阵列的方法对器件进行了膜系设计及光谱响应模拟通过器件的电动力学模型分析,设计出器件的形状与尺寸     

激光致声声呐换能器的设计

提出一种声呐发射换能器的设计思路。设计激光声产生系统,获取并测量激光声信号,求出激光声信号的功率谱、模糊函数、水中的距离分辨力、多普勒分辨常数。基于激光声的产生、传播、时域波形和频率特性提出声呐发射换能器的概念性设计思路。从理论上初步证明了该换能器具有良好的距离分辨力和指向性,可作为高分辨力声呐的声源。     

用大型计算机设计变焦距镜头

把原来在大型计算机出现之前已经设计出来的一个变焦距镜头用大理计算机重新进行设计,以便确定用现代镜头设计程序能得到的改进程度。     

主动声呐信息过程的实验研究——声呐信号综合分析仪在信道研究和声呐设计中的应用

本文介绍声呐信号综合分析仪(简称SZY)在主动声呐信道特性的实时测量和声呐设计中的应用原理和方法,并给出部分实验结果.内容包括:1.声呐信号分析:相关、模糊度和谱以及随机数据的统计测量;2.主动声呐信道(水声传输信道、目标散射和混响)特性的测量:时变谱和时变相关、时空相干性和散射函数;3.声呐检测和最佳设计:定位、跟踪、波形设计和信道匹配.     

用数字式测定仪测定物体的扭转周期

介绍了用数字式测定仪代替停表（秒表）,测定系统的转动周期的方法。实验表明,使用测定仪不仅能提高实验效率而且能减小误差。     

用按需滴定技术制备聚合物微透镜阵列

采用高分子聚合物-单体混合溶液按需滴定-原位热聚合的新方法制作折射微透镜及其阵列.制备透镜的主要材料是甲基丙烯酸甲酯及其聚合物.制备的微透镜直径在1 mm～3 mm范围内,矢高为100 μm～400 μm,透镜焦距在1 mm～4 mm之间.所得微透镜在波长λ=1.55 μm处有很好的光学透过率(90%),适于作光通信耦合器件.用AFM-Ⅱ型原子力显微镜测得微透镜阵列的表面粗糙度Ra约等于0.9 nm,并通过液体的表面张力理论分析了微透镜的形成机理.     

精密数字式STC衰减组件的设计

主要介绍了某型号雷达接收前端中精密数字式STC衰减组件的设计。其优点是具有数字式可编程、精度高、曲线误差小。     

基于级联AWG的光谱分析芯片设计

基于低损耗氮化硅光波导平台,采用一个1×6阵列波导光栅（AWG）与六个仅中心波长不同的1×25AWG两级级联的架构,优化设计了集成光谱分析芯片。仿真结果表明,该光谱分析芯片的工作带宽、波长分辨率、最小通道插损分别为75 nm、0.5 nm和4.9 dB,且通道间最小相邻、非相邻串扰约为-27.7 dB、-23.0 dB,最大相邻、非相邻串扰约为-22.6 dB、-12.5 dB。