参量阵浅剖仪及其信号预处理方法研究.pdf

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1、2015年5月1日现代电子技术Mav2015第38卷第9期ModernElectronicsTechniqueVo1．38No．9参量阵浅剖仪及其信号预处理方法研究祝鸿浩，王锦柏(上海船舶电子设备研究所，上海201108)摘要：非线性声学参量阵利用声波传播的非线性原理，能在小换能器尺寸下得到高指向性的低频声波。低频声波对于浅地层信息探测具有重要意义。利用Berktay非线性自解调参量阵原理设计一款参量阵浅地层剖面仪，并针对参量阵差频转换效率较低的缺点研究了信号预处理方法，经过Matlab仿真实验验证，信号预处理方法可以改善差频转换性能。关键词：管线探测；参量阵浅剖仪；信号预处理

2、方法；差频转换效率中图分类号：TN911．7．34文献标识码：A文章编号：1004．373X(2015)09．0047．04Researchonparametricarraysub—bottomprofileranditssignalpreprOcessingmethodZHUHong-hao，WANGJin-bo(ShanghaiMarineElectronicEquipmentResearchInstitute，Shanghai201108，China)Abstract：Nonlinearprincipleofacousticwavepropagationisapplied

3、tothenonlinearacousticparametricarray，andthehighdirectivitylowfrequencysoundwaveisobtainedbyasmallsizetransducer．Lowfrequencysoundwaveisgreatsignificanceforshallowstratuminformationdetection．Aparametricarraysub—bottomprofilerisdesignedwithBerktaynonlinearself-demodu—lationparametricarayprinc

4、iple，andthesignalpreprocessingmethodisstudiedtoimprovethedisadvantageoflowparametricaraydifferencefrequencyconversionefficiency．TheMatlabsimulationexperimentsprovethattheperformanceofdifferencefre—quencyconversionisimprovedbythesignalpreprocessingmethod．Keywords：pipelinedetection；parametrica

5、rraysub—bottomprofiler；signalpreprocessingmethod；differencefrequencycon-versionefficiency线性声学参量阵的优点，本文设计了一款用于海底浅地0引言层掩埋管线探测的参量阵浅剖仪。虽然声学参量阵具伴随我国对海洋资源的日渐渴求，海洋工程建设与有诸多优点，却是以牺牲发射功率为代价，以很低的差日俱增，用于资源输送的掩埋管线的架设与维护依赖于频转换效率得到高指向性低频声波，所以，本文通过研对海底浅地层信息的探测。基于线性声学原理的传统究发射信号的预处理方法来提高参量阵的差频转换地质探测，声纳采用较低的工作

6、频率，一方面减少海水效率。对声波的吸收；另一方面使低频声波穿透海底沉积层，1非线性声学参量阵原理并达到一定的深度，进而实现对浅地层信息的探测。但是线性低频声纳的波束较宽，径向分辨率很低，非常容1．1非线性声学参量阵易受到海面回波的干扰，且因为宽波束造成的侧向回波在介质中，由换能器发射两个频率较为接近的共轴高与正向回波时延相差很大，使得界面混响大幅度降低了频声波，分别为和(假定>)，称为原频(Primary设备的轴向分辨率，而如果采用高指向性低频波束，换Frequency)。在原频波共同覆盖的区域，由于声波之间的非线性作用，产生了差频为一的低频声波(Differ．能器的尺寸会十分

7、庞大，工程应用十分不便。．．非线性声学参量阵利用声波传播的非线性原理，能eneeFrequency)，对于共轴的高频原频波，差频波如同在小换能器尺寸下得到高指向性的低频声波(即差频一个沿原频波轴向连续分布的虚源线阵，其阵长决定于波)，并且具有低旁瓣，相对带宽展宽的特点口，非常适合介质对原频波和差频波的吸收。于海底沉积层结构和浅地层掩埋管线的探测。鉴于非Westerveh提出的参量阵是一个线源双频参量阵，他认为源是分布在原频声波轴线上，从Lighthill的非线收稿日期：2014—11-20性