水表面声波的激光干涉探测信号解调技术研究

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1、硕士学位论文水表面声波的激光干涉探测信号解调技术研究RESEARCHONTHEDEMODULATIONTECHNOLOGYOFLASERINTERFERENCEDETECTIONSIGNALOFWATERSURFACEACOUSTICWAVE郑柳哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB566学校代码：10213国际图书分类号：534.6密级：公开工程硕士学位论文水表面声波的激光干涉探测信号解调技术研究硕士研究生：郑柳导师：唐文彦教授申请学位：工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB566U.D.C:534.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEDEMODULATIONTECHNOLOGYOFLASERINTERFERENCEDETECTIONSIGNALOFWATERSURFACEACOUSTICWAVECandidate：ZhengLiuSupervisor：Prof.TangWenyanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEn

3、gineeringSpeciality：InstrumentandMeterEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June，2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要随着科技的发展，水下目标可以向越来越深的海底活动，而且运动速度越来越快，隐蔽性能越来越好，对潜艇等水下目标的噪声信息的捕捉与识别难度也

4、越来越大，传统的声呐技术已经很难满足目标探测的要求。将激光干涉技术应用到水表面声波的探测中，对探测到的激光干涉信号解调，快速的还原出水下目标的相关信息，能够有效的实现对潜艇等水下军事目标的精准的探测、识别和定位，同时这项技术在海洋资源的探测开发和利用中也有重要作用。本课题基于激光干涉原理，将激光干涉技术应用到水表面声波的探测中，利用3×3耦合器法以及微分交叉相乘(DCM)技术，研制了基于DSP的水表面声波激光干涉探测信号的解调系统，快速实时地对信号进行解调还原出水下目标的相关信息，研究内容主要包括以下几个部分：对激光干涉法探

5、测由水下声源振动引起的水表面声波以及探测中相位调制的原理进行了研究，分析了激光干涉探测水表面声波信号解调方法中谱分析法的不足，提出了相位解调方案，将3×3耦合器法应用到水表面声波干涉探测信号的解调中。深入研究了3×3耦合器法的解调原理，给出了从耦合器输出的光信号中解调出水表面声波信号的解调算法，确定以DCM方法为基础实现多普勒探测信号相位解调算法的研制。对激光多普勒探测光路进行了设计，搭建了一套基于声光耦合的干涉型全光纤探测光路。设计了硬件解调电路的各个电路模块，对相关算法模块的编程思路进行了梳理，在此基础上编制了以DCM相

6、位解调算法为核心的DSP解调程序。利用设计的解调系统对由水下声源的振动引起的水表面声波进行解调实验，并对解调结果进行了分析。实验结果表明，对各个频率水表面声波信号进行3次测量，频率的最大相对误差的绝对值为0.67%。在声压不变的条件下，解调得到的水表面声波信号的频率与振幅之间的变化趋势与理论分析一致。初步验证了利用该解调系统实时还原出水表面声波信息的可行性。关键词：水表面声波；干涉探测；解调；3×3耦合器；微分交叉相乘I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandte

7、chnology,thescopeofactivitiesofunderwatertargetbecomesdeeperanddeeper,themovementspeedismoreandmorequickly,andconcealmentperformanceisgettingbetterandbetter.Thecaptureandrecognitionofnoiseinformationofsubmarinesandotherunderwatertargetisbecomingmoreandmoredifficult

8、y.Thetraditionalsonartechnologyishardtomeettherequirementsoftargetdetection.Laserinterferencetechniqueisappliedtothedetectionofwatersurfaceacoust