基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计

针对声矢量传感器姿态变化难以准确测量导致目标测向精度低的现状,设计一种微型MEMS姿态传感器,并将其封装在声矢量传感器内部,实现基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计。首先根据声矢量传感器姿态测量与校正原理,采用四元数姿态解算方法及扩展卡尔曼滤波器设计MEMS姿态传感器,并对其进行姿态精度测试;然后基于MEMS姿态传感器进行声矢量传感器样机设计、制作、参数测试;最后对样机进行了海上实验,结果表明,通过姿态校正后声矢量传感器目标方位估计精度与GPS推算方位精度一致,验证了利用MEMS姿态传感器设计声矢量传感器的可行性。     

浅海舰船噪声声强流的垂直方向性

浅海环境中,确定性声源的多途声信号干涉使得接收点处声强流的方向发生改变,不再与声源位置处的声强流方向一致。只测量声场的标量声强时,无法得到接收点处声强流的垂直方向性,而基于简正波矢量场建模和仿真,可获得理想条件下宽带点声源激发声场声强流的垂直方向性。本文采用单矢量水听器进行海上实验,获得了海洋环境噪声和干扰条件下舰船噪声声强流的垂直方向性。仿真和实验结果表明:远场条件下,浅海干涉现象引起接收点处声强流的方向(极角)随频率和距离变化,其时间-频率分布呈现与LOFAR谱干涉条纹相似的条纹,声强流的极角值主要分布在70?～110?范围内。     

基于暗通道先验的单幅图像快速去雾方法

为了提高雾天图像的去雾效果,针对暗通道先验法则中存在的不足,提出一种单幅图像快速去雾方法.该方法以暗通道先验法则为基础,采用四叉树搜索算法对大气光值进行估计,并通过白平衡对大气散射模型进行简化.然后,利用暗通道先验知识得到介质传输率粗略估计,并通过引导滤波和双阈值判断方法对介质传输率中边缘和天空区域进行优化.最后,通过简化大气散射模型和色调调整得到去雾图像.与几种典型的图像去雾方法相比,该方法运算速度较快,能有效提高去雾图像的清新度,并获得较好的图像颜色.     

单矢量水听器的高分辨目标方位跟踪算法研究

根据单矢量水听器自身具有阵列流型的特点,提出了适用于对目标保持连续跟踪的空域预滤波MUSIC算法。通过调整滤波器通带中心角使其保持在目标估计方位角附近,可以消除滤波器通带中心角偏离目标真实方位角时传统预滤波MUSIC算法产生的目标方位估计误差。仿真结果表明,改进预滤波MUSIC算法可以减小甚至消除低信噪比情况下目标方位估计存在的较大误差。海试数据结果表明,阵元域MUSIC和改进预滤波MUSIC都可实现对单频脉冲信号和线性调频信号的目标方位估计,且估计结果与GPS舰位推算结果一致,但改进预滤波MUSIC算法主瓣更尖锐。对宽带航船噪声处理结果显示,改进预滤波MUSIC算法使单矢量水听器在存在目标干扰时的探测距离从2 km提升到了5 km,验证了改进预滤波MUSIC算法可实现弱目标情况下的高分辨目标方位跟踪。     

利用浅海声场干涉条纹反演海底参数方法研究

浅海频散特性导致声场在距离-频率平面形成干涉条纹,该干涉条纹蕴含着声源以及海底信息。本文通过降噪、滤波等方法,提取船舶辐射噪声干涉条纹中距离域干涉准周期、波导不变量以及去扩展衰减系数(不考虑扩展损失后接收到噪声级随距离的衰减程度)三种特征量的观测值,基于无限均匀沉积层海底模型,采用简正波计算程序理论计算上述三种特征量作为拷贝,提出一种以模拟退火法作为搜索寻优策略的新的匹配反演海底参数的方法。海试数据处理结果表明,该方法反演估计所得海底密度、声速、衰减系数三参数用于浅海负跃层条件下的声场预报效果比较良好。     

浅海环境中矢量水听器角度谱特性

为探明远场舰船噪声和近场平台噪声声能流相互作用的机制对矢量水听器角度谱特性的影响,基于简正波矢量场理论,构建舰船平台噪声声场模型,获得与海上实验结果相符的声能流角度谱特性,声能流方向均随频率变化。对远场舰船噪声声能流和近场平台噪声声能流相互作用进行仿真,两者声能流强度的此消彼长使角度谱出现4种条纹,与海上实验获得的角度谱特性一致,导致目标方位估计出现误差,且不同频带上的结果不一致。说明两个声能流相互作用时,影响合成能流角度谱特性的主要因素是两者的声压级之差,为浅海中同时存在多个声源时的目标方位估计提供参考。     

一种基于深度学习的超声导波缺陷重构方法

超声导波检测因其传播效率高、耗能少等优势成为了无损检测领域的重要研究方向.目前已有的利用超声导波进行结构缺陷探测和定量化重构的方法主要由相关的导波散射理论推导得出.然而,由于导波散射问题本身的高复杂性,使得在推导上述理论方法时引入一些近似假设,降低了重构结果的质量.另外,有些方法通过优化迭代的方式提高重构精度,又会增加检测的时间成本.有鉴于此,论文探索了一种将卷积神经网络与导波散射理论模型以局部融合的方式实现缺陷定量化重构的新方法.应用样本数据训练后的神经网络实现缺陷定量化重构,弥补缺陷重构过程中的理论模型误差,同时去除在实际检测过程中所存在的环境噪声.论文以利用SH导波重构平板中的减薄缺陷为研究对象,通过数值模拟验证了该方法在缺陷重构时具有高效率和高精度的特点,特别是对矩形缺陷的重构,新方法的结果精度比波数空间域变换法的精度提高了近200%.     

表面微结构演变对太阳能全光谱特性的影响研究

表面微结构是一种广泛用于调控太阳辐射光谱特性的有效方法。本文从结构演变的角度,探究了渐变折射率结构的演变进程,揭示了结构演变对太阳能全光谱特性的影响规律。通过对不同结构全光谱特性的比较与分析,讨论了渐变折射率结构从简单圆锥到复杂蛾眼结构的演变缘由,分析了简单周期结构到准随机结构的演变过程。研究结果表明,准随机结构可以强化0.3~1.1μm光谱范围内的吸收,增强1.1~2.5μm光谱范围内的透射,最适合用于光伏-热电耦合系统。     

噪声暴露对豚鼠耳蜗内毛细胞下传入神经末梢的损伤

为了观察噪声暴露对耳蜗内毛细胞下传入神经末梢的损伤,探讨引起损伤的过量谷氨酸兴奋毒性机制,将实验动物随机分为正常对照组与噪声暴露后8小时、1天、3天和 7天组。正常对照组不给噪声;实验组暴露于 120 dB Lp及 1/3倍频程的 4 kHz窄带噪声中 4小时。测试噪声暴露前、后不同时间各组动物耳蜗微音器电位（Cochlear Microphonics,CM）幅度和听神经复合动作电位（Compound Action Potential,CAP）阈值;在透射电镜下观察噪声暴露后耳蜗形态学及内毛细胞中谷氨酸免疫金颗粒密度的变化。结果表明:（1）噪声暴露后,豚鼠CM非线性特性减弱,CAP阈值升高;外毛细胞胞浆和内毛细胞下传入神经末梢有空泡形成。随着噪声暴露后时间的延长,上述改变逐渐减轻,但当CM非线性特性与外毛细胞形态学变化基本恢复时,CAP仍有显著阈移,内毛细胞下传入神经末梢空泡仍存在。（2）内毛细胞中谷氨酸免疫金颗粒密度在噪声暴露后8小时降低,在噪声暴露后1天、3天和7天恢复。从而说明:（1）噪声暴露不仅损伤外毛细胞,而且损伤内毛细胞下传入神经末梢。（3）噪声暴露后内毛细胞传入神经递质谷氨酸过度释放引起内毛细胞下传入神经末梢的兴奋毒性损伤。     

聚呲咯的研究

本文研究了不同电化学氧化聚合条件下所得聚吡咯的红外光谱,X射线光电子能谱、元素分析、X射线衍射图及扫描电子显微镜图等。对聚吡咯的电导性、电导率的依赖性、化学结构及结晶性等进行了讨论。