基于EMI与ANN技术的声波信号探测机理研究

发布时间：2017-05-25 21:11

  本文关键词：基于EMI与ANN技术的声波信号探测机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航运业和海运业的发展,海难事故也频繁发生。对于海上突发事件,能否快速而有效地实现对水下目标探测、识别、定位,以接近遇险目标实施搜救起着决定性的作用。 本文以飞机失事坠海后搜索黑匣子为背景,设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置及方法,搭建了探测模拟黑匣子超声信标实验平台,并进行了水下探测实验,结合BP神经网络实现对超声信标的识别定位。本文主要研究内容可归纳为如下几点： (1)归纳了国内水下目标探测识别的研究现状,综述了压电材料和压电阻抗技术的研究现状以及未来发展的趋势,阐述了压电耦合电阻抗理论,运用理论和有限元相结合的方法,分析压电阻抗与构件机械阻抗的之间的关系。 (2)对单个梁进行模态分析并对压电耦合梁谐响应分析,比较两者的共振频率值,说明机械阻抗和压电阻抗之间的关系。 (3)设计了一种基于阻抗分析的飞机黑匣子探测实验装置,搭建了模拟黑匣子超声信标探测实验平台,采用同频共振的原理对不同位置、潜水深度、发生频率的超声信标进行了探测研究。 (4)建立了识别飞机黑匣子超声信标的BP神经网络,利用训练后的网络对超声信标随机给定位置进行识别研究,证明神经网络技术结合压电阻抗分析法,实现对超声信标的识别与定位的可行性。
【关键词】：黑匣子 压电阻抗 机械阻抗 超声信标 神经网络
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB566
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 课题来源和背景16
• 1.1.1 课题来源16
• 1.1.2 课题背景16
• 1.2 水下目标探测研究现状16-18
• 1.3 EMI与ANN技术的研究现状18-23
• 1.3.1 EMI技术国内外现状18-20
• 1.3.2 ANN技术的应用现状20-23
• 1.4 存在的问题23
• 1.5 本文研究的主要内容23-26
• 1.5.1 本文主要内容23
• 1.5.2 论文的结构安排23-26
• 2 压电阻抗技术的基础理论26-36
• 2.1 压电材料基础理论26-30
• 2.1.1 压电陶瓷材料26
• 2.1.2 压电效应及压电方程26-30
• 2.2 压电耦合电阻抗理论30-35
• 2.2.1 SMD系统的机械阻抗30-31
• 2.2.2 PZT驱动SMD系统的响应分析31-35
• 2.3 本章小结35-36
• 3 基于ANSYS的压电耦合梁共振分析36-48
• 3.1 梁的机械阻抗研究36-41
• 3.1.1 自由梁机械阻抗理论36-41
• 3.1.2 梁的模态分析41
• 3.2 压电耦合梁的电阻抗研究41-46
• 3.2.1 压电耦合梁模型建立41-42
• 3.2.2 压电耦合梁轴向振动分析42-43
• 3.2.3 压电耦合梁横向弯曲振动分析43
• 3.2.4 压电耦合梁电阻抗分析43-45
• 3.2.5 压电耦合梁电阻抗有限元分析45
• 3.2.6 压电耦合电阻抗实验分析45-46
• 3.3 压电耦合梁的共振实验46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 基于EMI技术的声波信号探测实验研究48-62
• 4.1 实验原理与实验方案的确定48
• 4.1.1 实验原理48
• 4.1.2 实验方案的确定48
• 4.2 实验平台的搭建48-54
• 4.2.1 信标模拟发射器与压电阻抗接收器的设计制作48-51
• 4.2.2 实验设备51-54
• 4.3 实验步骤54
• 4.4 实验结果与分析54-59
• 4.4.1 压电阻抗接收器和信标模拟发射器的空气环境有效性验证54-55
• 4.4.2 压电阻抗接收器和信标模拟发射器的水环境有效性验证55
• 4.4.3 超声信标的位置对探测关系的实验研究55-56
• 4.4.4 超声信标潜水深度与探测关系的实验研究56-57
• 4.4.5 超声信标频率与探测关系的实验研究57-59
• 4.5 本章小结59-62
• 5 基于ANN技术的声波信号识别研究62-70
• 5.1 ANN神经网络技术62-64
• 5.1.1 单神经元模型62-63
• 5.1.2 神经元层结构63
• 5.1.3 BP网络63-64
• 5.2 基于ANN技术的声波信号识别64-69
• 5.2.1 实验流程65
• 5.2.2 用于声波信号探测的BP网络设计65-66
• 5.2.3 超声信标位置的识别66-69
• 5.3 本章小结69-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-78
• 作者简介78

【参考文献】

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本文编号：395007