混凝土的声学测量

本文着重讨论混凝土的声学特性及其对评价混凝土质量的作用和用珊瑚砂海水拌制混凝土的试验研究。声速-振幅-波形三参数方法可以评价混凝土质量,而珊瑚砂海水拌制混凝土在热带海岛条件下是经济和可行的,这些研宄成果具有较大的社会和经济效益。     

声学波潮仪波浪测量要素的试验分析

坐底式声学波潮仪采用遥测方法进行表层波浪测量,不干扰波浪场,测量准确度高。现有国产声学波潮仪只具备波高、波周期和潮汐测量能力,欠缺波向测量功能。针对仪器国产化需求,研制一种新型坐底式波潮仪,可同时测量波高、波周期、波向、潮汐和温度,是一种先进的海洋监测设备。本文采用基于多向不规则波的仿真模型对比声学波潮仪和诺泰克浪龙的方向谱反演能力,2019年3月在山东省海洋环境监测技术重点试验室下属岸边试验站进行比测试验,比测仪器为挪威诺泰克浪龙,实测数据分析表明,声学波潮仪和诺泰克浪龙总体上吻合好,验证了声学波潮仪的波浪测量准确性。     

海洋综合测量声学系统间信号干扰的分析

针对海洋综合测量多种声学测量系统间的窄带相干声学干扰现象进行了理论分析，并针对克服窄带干扰提出了一些具有实用价值的建议。     

江豚声学行为的观察与水下声信号的初步研究

江豚(Neophocaena phocaenoides G. Cuvier)俗称江猪,属鲸目(Cetacea),齿鯨亚目(Odontoceti),鼠海豚科,是海豚类中最小型的一种,也是我国沿海最常见的一种近岸小型无鰭鼠海豚。一般体长不超过2米,体重约30-80公斤,如图1照片所示。 江豚与其他海洋哺乳动物一祥,能发出多变的声信号,而且每一种声信号都受其生态行为的支配。发声系统是它们赖以生存的重要官能。海豚用其发射的声信号测定水下目标的距离、方位和大小,以至判断其形状,因而能有效的绕过障碍,避开或驱逐来犯之敌。依靠其声信号能更有效的捕获足够的食物,营养自身,抚育后代。声信号是海洋哺乳类动物在自然界进行生存斗争的有利武器。声信号又是海洋哺乳动物的语言,借以进行“社会”联络和通讯,甚至教育它们的后代。为此。人们把它们的这种功能称作“第六官能”(sixth sense)。 观察海兽类的声学行为,测试分析其声信号的结构和物理特性,是揭示它们的回声定位系统的机制,破译其“语言”奥密所必不可少的一步。从而将为驯养它们成为人类的水下得力“助手”提供可靠的实验方案,也将为仿生学等新的学科研究提供有效的理论依据。 本实验是为了把江豚驯养成“水下警犬”使其在海湾、河口进行人工放养鱼群的放牧,以及协助人类进行水下作业等目的而进行的基础工作,也是研究海洋哺乳动物回声定位的发射与接收机制的探索。实验工作是在一定的半自然条件下,对江豚某些生态行为下的声信号作了较详细的记录与分析。     

测量海底声学参数的匹配场反演方法

在测量海底声学参数的实际海洋环境中，声源和接收位置的距离这两个参数常常无法准确测量，在这种情况下，需要采用匹配场反演方法来估计海底的声学参数。一般情况下，匹配场反演方法可以归纳为2个组成部分，即海洋声场的声学预报模型和搜索控制策略。文中采用受控制的穷举方法作为搜索控制策略，对1996年中美远黄海试验的实验数据进行了匹配场反演试验，用以测定海底参数，由此得到的海底声学参数与实验中测量的声场衰减进行对比，一致性很好。     

浅层气逸出到海水中的气泡声学探测方法

针对南黄海西部等地区在海洋调查仪器上发现的海水中浅层气选出气泡产生的声学羽流等气泡记录,首先根据水体中气泡共振发生非线性振动形成的强烈散射现象,计算了我国浅层气分布海区的常见浅层气选出气泡共振频率范围、不同调查仪器在水深变化时的探测气泡大小,据此分析了不同调查仪器探测浅层气选出气泡的范围。其次,根据气泡在水中的变化、运动规律,提出了浅层气选出气泡应当具备的声学特点,排除了南黄海西部地区形成水体中特征反射的其他可能因素,并探讨了云状扰动的可能形成原因。     

Datasonics声学系统输出信号与悬浮物浓度的关系及计算

Datasonics声学探测系统的主要功能之一是实时探测水体中悬浮颗粒物浓度的时空分布。本文论述了该系统输出信号与悬浮物浓度的关系,分析了关系式中各项的意义,给出了Data-sonics系统悬浮物浓度的计算实例:并对声学系统参数的确定及其在计算中的应用进行了讨论。对于不同的声学系统,可根据各自的系统参数依此方法进行声学信号与悬浮物浓度的标定及计算。     

海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

浅水多波束换能器声学性能检测方法研究

浅水多波束换能器主要声学指标能够直接或间接地反映系统性能指标,因此利用水池试验对系统换能器声学性能指标进行检测,不但能够初步掌握系统的性能,而且可以降低湖试或海试的风险。通过概括多波束测深系统核心性能与换能器声学指标的对应关系,按照水声计量检定规程和方法,论述了主要声学指标的计算方法,研究了自由场条件下声学指标的检测方法和注意事项,并结合国产多波束系统水池试验,验证了方法的可行性。     

波-波间非线性能量传输的一种新计算方法

从最基本的Boltzmann六重积分出发,在借鉴其他作者研究经验的基础上,建立起一种新的精确计算模型。该模型不但获得了与前人相一致的结果,还能够清晰的表现出每一个参与相互作用的共振架构对能量传输的贡献大小,并且直观的反映出构成这些架构的共振波数的详细情况。该研究工作为深入研究不同海浪谱中非线性能量传输特征以及其近似计算方法改进提供了基础。     

温度变化下海底沉积物声学测量的信号处理和频谱分析

本文针对温度差异对沉积物的声学特性的影响,研究不同温度下沉积物的频谱特征规律。把南海深海沉积物的人工样品置于温控环境中,采集经历沉积物的超声信号,对其进行快速傅里叶变换获得频谱特征,分别从主频漂移、主频幅值、主频频宽、接收能量等方面归纳出温度影响下的海底沉积物超声信号的频谱特征规律：如温度变化影响频谱特征,但可重复性低;温度增加使沉积物对声信号的衰减增大;频宽与频率幅值呈负相关,但温度-幅值的关系明显于温度-频宽的关系。因此,温度改变导致沉积物超声信号频谱的规律性变化。     

海底沉积层声学特性测量方法研究

介绍了利用垂直线阵结合声传播的折射法和反射法进行海底沉积层速度和厚度测量,给出反射法和折射法测量的原理及其时距曲线方程。     

波浪仪器海上比测试验方法研究

波浪测量仪器由于观测对象的随机性和本身工作原理的多样性,很难通过室内实验进行计量检定,而海上试验的进行通常采用仪器比测的方式开展,文中就波浪测量仪器进行实海况仪器比测试验的方法进行了研究和探讨。首先通过严格选取试验环境、选择合适的试验参照仪器并规定统一的试验方法和试验流程,确保比测试验获得的数据具有真实的可比性。然后进一步通过对试验数据的处理和分析,对波浪仪器的准确性、可靠性和稳定性等仪器性能进行了分析,以期对波浪仪器比测试验标准规范的建立提供理论参考。     

关于海底沉积物声特性实验室直接测量方法的探讨

海底沉积物声学特性实验室测量是除原位(in situ)测量之外最直接的沉积物声学特性测量方法。作为一项基础性研究,利用声波参数仪准确测量海底沉积物的声速和声衰减对建立海洋地声学模型具有重要意义。文章针对RS- ST01C型数字超声测试仪在测量过程中所存在的一些问题进行了探讨,对规范海底沉积物声学特性实验室测量方法具有实际意义。     

二维各向异性介质中三分量波动方程有限元法模拟

利用六面体单元和三线性插值函数 ,推导出在任意弹性各向异性介质中三维三分量波动方程所满足的有限元方程 ,同时给出也适用于矩形单元和双线性插值的二维三分量各向异性介质中的波动方程模拟的一般性公式 ,最后讨论两个数值模拟的结果。     

异常事件对EMD方法的影响及其解决方法研究

作者指出异常事件在数据中形成局部的高频信号 ,运用经验模态分解 (EMD)方法分析这种存在异常事件干扰的数据 ,就会产生本征模函数 (IMF)的频率混叠现象 ,而造成物理过程的重叠 ,使得难以用时间过程曲线表现特定的物理过程。这一问题是 EMD方法中尚未妥善解决的问题。为解决这一问题 ,作者利用干扰信号极值及其两边的极大与极小值位置与原始数据有明显对应关系的特征 ,将相关 IMF中的异常信息直接滤除 ,再用 Spline插值方法弥补滤除时段的数据 ,得到重新拟合的该 IMF数据。采用这种方法可以提取出异常信号 ,提取的精度与异常信号的时段长度有关。而且 ,拟合结果消除了异常干扰 ,可以将该 IMF与其余 IMF一起叠加成没有异常干扰的数据。将滤除了异常干扰的数据再次进行 EMD分解 ,可以得到新的 IMF系列 ,而它与不加校正的分解结果有相当大的差别 ,可靠地反映了真实物理过程。结果表明 ,只有在有效滤除异常干扰的情况下才能获得可靠的 IMF系列 ,并准确地描述各种尺度的现象 ;消除了异常干扰的 IMF可以任意单独或组合使用 ,表现各种时间尺度的变化与过程 ;所讨论的方法只适合异常时段较小的情形。对于异常时段接近或大于正常变化周期的干扰还需要探讨其他方法     

地波雷达目标检测跟踪联合处理粒子滤波方法

针对固定粒子数PF-TBD算法计算量大、复杂环境下地波雷达海上船只目标检测与跟踪性能不佳的问题,本文将粒子滤波方法应用于地波雷达船只目标检测与跟踪中,提出了基于自适应粒子滤波的地波雷达目标检测与跟踪联合处理方法。该方法结合地波雷达回波谱中目标展宽特性,充分利用了地波雷达回波谱中面目标的粒子权重信息来设置粒子自适应采样策略,提高了目标检测和跟踪联合处理的效果。通过地波雷达实测数据的目标跟踪结果及与同步AIS信息的比对分析,结果表明:提出的检测跟踪联合处理方法在对低信噪比、快速机动等复杂环境下的多目标跟踪时,可提高目标整体跟踪性能。     

噪声信号源超磁致伸缩换能器设计方法研究

针对以往噪声信号发射换能器在实际工作中,存在着诸多影响正常科研试验的问题,并根据噪声信号的技术要求,以及探测方式的技术特征,我们对噪声发射换能器进行了重新设计,从选用超磁致伸缩材料作为换能器的材料入手,结合国内外一些新的设计理念,从材料性能分析,到理论设计,最后到可靠性实施方法,都进行了周密细致的研究,并完成了设计全过程。测试结果和使用性能表明,达到了预期的目的,这也是该材料在国内首次应用于单只宽频水声换能器中,开创了稀土超磁致伸缩材料应用的又一个先列。     

复指数方法降噪技术及其试验研究

实测信号中的噪声,以及模型阶次的不确定性给模态参数的准确识别带来困难。以提高模态参数识别精度为目标,提出基于模型定阶和信噪分离的复指数模态参数识别方法。该方法借助奇异值分解技术确定模型阶次,采用结构低秩逼近方法进行信噪分离。在此基础上,利用复指数法进行模态参数识别。分别选取一维的悬臂梁模型和二维的悬挂板模型进行物理模型实验,结果表明:该方法提高模态参数的识别精度,尤其是阻尼比的识别精度,具有较好的工程应用前景。     

Using SARAL/AltiKa to Improve Ka-band Altimeter Measurements for Coastal Zones,Hydrology and Ice: The PEACHI Prototype

Following the successful launch of the SARAL space mission in February 2013, the reliability of the innovative AltiKa altimeter has been demonstrated for deep ocean applications, where Ka-band performances are excellent. With the objective to ensure the complementarity but also the continuity with the altimeter Level-2 products provided in the open ocean, the Prototype for Expertise on AltiKa for Coastal, Hydrology and Ice (PEACHI) project has been set up as an initiative of the French space agency, CNES, to provide a data set of research-grade Level-2 parameters that might be interesting for SARAL secondary objectives on the study of coastal dynamics, inland waters, polar oceans, or continental and sea ices. Thus, the PEACHI prototype has been developed to process and accurately tune dedicated algorithms for the assessment of Ka-band parameters, from the instrument processing to geophysical corrections. As a result, the PEACHI prototype routinely provides end users with new or improved altimeter corrections for scientific applications dedicated to mesoscale monitoring but also synergistic science.