超声相控聚焦技术在水下测绘中的应用

发布时间：2020-09-16 19:36

　　随着我国海洋探测技术的发展,现有的声呐系统已逐渐不再满足高精度探测的需求,加之这类仪器因受限于国内的工艺水平,常需要高价进口,成本较高。为此,迫切需要研制新型的水下探测仪器,以弥补当前存在的缺陷。本文介绍了一套基于超声相控聚焦技术的超声阵列水下扫描成像系统,在降低经济成本的条件下,提高水下探测准确度和探测效率。在课题研究前期,通过调研掌握了海洋探测的背景及当前国内外的研究现状,对课题的研究路线进行了规划。按照课题的研究路线,进行了以下研究工作:1.以换能器声场辐射原理作为基础,分析了超声相控技术的基本原理和声透镜的工作原理,给出了声束偏转聚焦的相控时延计算公式和声透镜声场辐射模型。2.分析超声阵列换能器的性能。首先,通过数值仿真,分别验证利用相控技术和声透镜聚焦技术改善阵列换能器聚焦性能的可行性。其次,依据数值仿真确定换能器的参数,包括几何尺寸和工作频率,测量了超声阵列换能器的声场特性,从实验测试角度,验证相控技术和声透镜聚焦技术改善阵列换能器聚焦性能的有效性。最后,进行了回波测试,从反射体回波特性的角度,分析换能器的接收性能。3.介绍了本课题的超声阵列水下扫描成像系统,从超声阵列换能器子系统、下位机子系统和上位机子系统三个方面剖析了水下扫描成像系统的组成、相应的系统功能和各模块之间的联系。4.首先在时域和频域对回波信号进行分析,验证系统的工作状态以及各模块功能的有效性,据此研究了超声回波时延提取方法,提出了水下物体扫描点空间位置计算模型。在此基础上,重构了平面和曲面板上的40个扫描点空间位置,分析计算结果并讨论了引起误差的因素,提出解决方案。最后,对文章进行总结,并指出文章的一些不足之处。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P229
【部分图文】：

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