水下激光散射场的实验研究

一束很窄激直激光在水下传输过程中，会形成一定范围的散射光场，本文从测量场强的分布出发，建立起近似的散射椭球理论，并提出了散射物质的散射率的新概念。     

水下复杂目标在空间中低频散射场的TSS-FDTD分析北大核心CSCD

[目的]随着人类对海洋资源的逐步开发,海面下运行的航行器数量激增,由此带来的对航行器等水下复杂目标的电磁探测问题亟待解决。[方法]基于总场-散射场源时域有限差分方法(TSS-FDTD)和海面上下表面的场值转换算法,分析水下天线阵列源照射水下航行器目标产生散射场的空间分布规律。通过计算得到水下天线阵列与复杂目标附近区域的场分布、整个水下空间的场分布和海面上方的场分布,并将目标与源在不同相对位置的3组模型在空间中的散射场进行对比分析。[结果]结果表明:在海水内部环境中,不同目标模型的散射场差异较大,通过观测该散射场可确定目标的存在;而在海面上空,不同目标模型的散射场差异较小,通过观测其散射场均值和能量分布情况也能确定目标是否存在。[结论]研究结果可为相似工作频段的探测雷达提供数值参考,为水下航行器探测、水下救援、打捞沉船等工程领域提供技术支撑。     

有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究

有限长双层弹性圆柱壳体散射声场的计算可在一定程度上估算水下目标的声散射特性,对此进行研究具有显而易见的工程实用价值。目前,对水下弹性体的声散射问题已得到了广泛而深入的研究,但对有限长双层弹性圆柱壳的声散射讨论的较少。本文借鉴无限长弹性壳体散射声场的计算结果,采用变形柱计算方法,导出了平面声波垂直入射时水中有限长双层圆柱壳散射声压的简单而明显的表达式,并给出远场散射形态函数,同时计算了远场平面声波在0～180°范围内入射到有限长双层弹性圆柱壳体的目标强度值。说明内外壳体散射声场形态函数的迭加在一定程度上可实现对双层弹性壳体散射声场的近似表达,同时双层壳体散射声场的形态函数声频特征较单层壳体的声频特征丰富等有意义的计算结果,为缩比模型的设计、建造等提供了基础判据。     

入射声源对水下艇体散射场影响研究

简要介绍了用Helmholtz积分公式和Kirchhoff公式计算简单刚性几何形状目标的散射场过程,给出了水中壳体目标声散射的求解方法;基于Sysnoise软件在固定入射角下,改变入射波频率对水下艇体散射场进行仿真,得出频率对场点压力的影响;在固定入射波频率下,改变入射角度对艇体的散射场进行仿真,得出了不同入射角下散射场的指向特性.对轴对称的艇体,除平行轴线入射外,散射指向性呈非对称特性.在相同入射条件下,艇体目标的声散射特性基本符合角平分线规律.散射场压力的最大值出现在几何镜反射的方向上.     

二维直角平面内多个圆孔对稳态平面SH波的散射

利用复变函数法.多极坐标及傅立叶级数展开技术求解了二维直角平面内多个圆孔对稳态入射平面SH波的散射问题.首先构造出介质内不存在圆孔时的入射波场和反射波场;其次建立介质内存在圆孔时由圆孔边界产生的能够自动满足直角边应力自由条件的散射波解,从而利用叠加原理可写出介质内的总波场.利用圆孔边界处应力自由条件和傅立叶级数展开方法列出求解散射波中未知系数的无穷代数方程组,在满足计算精度的前提下通过有限项截断,得剑相应有限代数方程组的解,最后通过算例具体讨论了介质中含有两个圆孔时其中一个圆孔边界处的动应力集中系数以及直角平面水平边界点的位移幅度比随无量纲波数、入射波入射角及两圆孔相互位置的不同而变化的情况,结果表明了本文算法的有效实用性.     

Dullin-Gottwald-Holm方程的散射逼近

研究了一类新型非线性浅水波方程(Dullin-Gottwald-Holm方程,简称为DGH方程)的散射逼近问题,文章首先通过对与离散谱相对应的特征函数的归一化变形,给出了DGH方程的散射数据;其次利用DGH方程的Lax对和Liouville变换求出了初始位势函数,最终论证了DGH方程的可积性.     

水中激光散射场和退偏振的研究

激光的散射和退偏振是一种复杂的物理现象。通过激光在水中传输的散射场和退偏振特性研究,得出了如下结论:在水中激光探测时,不应采用一般的蓝绿光,而应采用偏振红光,垂直检偏接收。     

实船尾流气泡对太阳光散射特性的影响

由于到达海表面的太阳光的主要能量分布在0.15～4 μm之间,且海水的透过窗口也在此范围内,太阳光在海水中具有一定的穿透能力.在海水中尾流气泡受到太阳光的照射会对其有明显的散射作用.利用尾流气泡太阳光散射特性与海水散射特性的差异可对尾流进行探测.本文利用Mie散射理论对尾流气泡的太阳光散射特性进行了研究,并在真实海洋环境中对海水及实船太阳光散射特性进行了试验研究.研究表明,以太阳光作为光源,在一定深度可以探测到尾流气泡太阳光散射特性.     

基于声散射的鱼雷自噪声场空间特性

基于螺旋桨噪声经声散射形成的自噪声理论模型,利用散射点回波原理,采用散射元时间信号叠加模型进行研究,给出在一定海面和海底反射系数、介质声吸收系数的条件下自噪声场相关系数与接收阵元间距的理论公式,并进行水平横向、水平纵向、垂直方向接收阵列的计算机仿真,从理论上分析散射自噪声场的空间特性。该理论研究为鱼雷自噪声的研究与半实物仿真提供了科学依据和有利支撑。     

掩埋弹性球壳声散射建模与分析

给出了掩埋弹性物体的声散射理论模型，然后对弹性球壳声散射进行了数值计算，并将计算结果与自由声场中所得到的结果进行了比较分析。结果表明，掩埋目标尽管受目标临近界面、海底衰减和海底物质负载的影响，一定条件下，掩埋在海底中的弹性目标仍然像在水中一样表现出共振散射行为，后散射信号中同样包含有利于目标识别的弹性信息。     

雷达散射截面积（RCS）的 FD TD 研究*

计算各种媒质在电磁波照射下的散射问题,一直是FDTD算法应用的一个重要方面,特别是在FDTD技术发展的初期,它几乎总是和散射问题联系在一起。论文简单介绍并分析了时域有限差分法在计算雷达散射截面积（RCS ）中的应用,仿真结果表明FDTD在计算物体RCS方面有很大的优势。     

一种新的提高反舰导弹捕捉概率方法研究

利用星载微波散射计测量海面风场技术可以提高反舰导弹的射击精度。文章分析了海面风场对反舰导弹射击精度的影响，由于现有修风方法已经不能满足要求，提出了一种解决办法，即利用星载散射计测量海面风场，并将这些信息应用到超视距导弹射击中，可以提高反舰导弹捕捉概率，从而提高导弹命中概率。     

海底三维散射模型仿真研究

海底声散射强度是浅海混响预报的一个重要物理量.采用Jackson复合粗糙度模型研究了非均匀海底界面的声散射问题,对模型进行了理论推导和仿真计算,利用已发表的海底散射强度实测数据与模型仿真结果进行对照,验证了模型的正确性,并就海底沉积物类型和海底声学特性参数对海底反向散射强度的影响进行了分析.     

双方势垒散射

讨论一维等高双方势垒对能量确定的自由粒子的散射问题，分析散射中略去向右反射对双势垒透射系数的影响，弄清除坐标缓变垒对自由粒子散射的透射率的近似公式是否是在略去反射条件下得到的。     

气泡幕后向散射信号中的多次散射效应研究

利用蒙特卡罗方法对气泡幕后向散射接收信号及其各次散射分量进行了系统仿真,并详细讨论了不同接收视场和气泡幕密度下的多次散射效应.结果表明:高次散射信号在气泡幕回波信号中占有重要的成分.不能以单散射来近似计算;随着接收视场和气泡幕密度的增加,高次散射分量在接收信号中的比重增加,有利于气泡幕后向散射信号的探测.     

舰船尾流气泡层散射相位函数的计算与分析

利用Mie散射理论及其递推公式并结合舰船尾流气泡的测量结果,得到了舰船尾流中气泡群的散射相位函数。通过对散射相位函数的分析与讨论,得出：尾流存在时间及气泡群分布模型参数的变化对散射相位函数的影响较小,仅当小半径气泡密度增加时其后向散射强度略有减小;尾流气泡相对于海水的折射率变化是影响尾流气泡群散射相位函数的主要因素,相对折射率越大,后向散射越弱。     

舰船尾迹建模与电磁散射研究

船舶在行进过程中,由于螺旋桨和船体的作用,水体会产生随机的尾迹波浪,这些波浪的存在会直接影响到船舶的航行安全,对舰船的隐蔽性造成潜在的威胁,因此本文主要研究了在电磁散射条件下的舰船尾迹模型,从而为其控制参数的优化提供解决方案。文中首先对舰船的一般性尾迹进行数学建模,然后对尾迹数据进行离散化的处理,从而方便从不同的角度对尾迹的形态进行研究,接着通过提取尾迹的电磁散射特征,建立尾迹散射的优化模型,最后通过实验数值的模拟,进一步优化控制矩阵的散射参数。     

双方势垒散射

讨论一维等高双方势垒对能量确定的自由粒子的散射问题，分析散射中略去向右反射对双势垒透射系数的影响。弄清随坐标缓变势垒对自由粒子散射的透射率的近似公式是否是在略去反射条件下得到的。     

海底阻抗对浅海波导中椭球体的声散射研究

基于Greenberg方法推导了含有阻抗边界条件的浅水Green函数,利用边界元法研究了含阻抗的三维海洋波导与散射体相互作用的问题.分析了海底阻抗对声波与结构体相互作用时的散射特性影响,数值分析表明:含有阻抗边界条件的浅海目标的散射特性与理想海底明显不同,海底阻抗对水平断面以及垂直断面的散射场都有一定的影响,目标距离海底越近,场点散射声压受海底边界条件的影响越大;阻抗越大,散射声压越大.指向性的分布对受海底阻抗的大小比较敏感.分析浅海声散射时,海底阻抗的影响不可忽视.     

深海岸基信息传输系统中的散射通信技术

深海岸基的信息传输在船舶设备运行、水下设备监控和实时海底观测等工况下具有重要意义。随着科技水平的发展,散射通信技术逐步应用到了各种工况下的信息传输和信息控制系统中。本文全面细致地分析了散射通信技术的原理和构成,论证了利用散射通信技术实现深海岸基信息传输系统的搭建,并结合仿真和实际应用的案例分析了岸基、海上通信网络的结构。