船舶尾流气泡幕探测技术进展与应用

本文介绍并比较船舶尾流气泡幕的声学探测和光学探测的异同。以检测参量为主线,讨论光学探测中气泡对散射光强度、频率和偏振特性的影响,重点阐述基于脉冲回波、激光拉曼散射和光学成像等探测方式的应用原理、发展状况和存在的问题。以提高回波信号信噪比为目的,提出一种基于表面等离子激元的气泡尾流探测新思路,并进行相关模拟论证。气泡尾流光学探测法及其应用系统具有实时性好、灵敏度高、探测区域广等优点,在船舶监控、海洋水体污染检测和海洋生物环境监测等方面应用广泛。     

气泡艉流场特征及其研究综述

船舶气泡艉流场特征研究蕴含着重要的军事和民用价值.从气泡艉流场的几何特征、声光物理特征以及尾流中气泡的数密度、尺度分布特征等方面,总结了当前国内外关于船舶气泡艉流场特征研究的主要成果,进而通过分析它们在遥感探测、制导等领域的应用情况,进一步阐明了船舶气泡艉流场特征研究的重要性,并提出了应加强对气泡艉流场的探测技术和抑制消除技术研究的发展建议.     

双路锁相方法技术在尾流信号监测中的应用

船舶在航行过程中形成的一种由大量气泡组成的区域,被称为尾流场。本文深入研究尾流场的光学特征和锁相方法技术,并在此基础上提出基于双路锁相方法技术的尾流信号监测方法。该方法利用相关器实现输入的待测信号和具有相同频率的参考信号互相关,进而检测出噪声中携带的信息。     

基于鱼雷自导的舰船尾流回波模型建立方法

在国内外有关实测数据及研究现状的基础上,对尾流环境下的混响进行了模拟,研究了尾流中气泡尺寸分布函数和尾流散射系数等参数的计算方法,建立了舰船尾流回波的声学模型.分别对鱼雷工作在尾流区和非尾流区的回波信号进行仿真实验和比较,仿真结果表明鱼雷工作在尾流区和非尾流区的回波信号是明显不同的,这为尾流自导鱼雷探测舰船的尾流从而进行目标的跟踪和打击提供了依据及研究基础.     

基于水中气泡特性的舰船应用技术

水中气泡广泛应用于化工、环境及海洋等工程实践中,其动力学特性及与周围流体的相互作用是气液两相流领域研究的热点。本文分析了水中气泡的基础特性,以及少量存在的气泡对流场声学、光学等特性的影响,探讨了基于上述特性的舰船隔声降噪、舰船减阻、舰船尾流抑制等技术,可为水中气泡在船舶领域应用的进一步拓展提供参考。     

基于真实海洋环境的舰船近程气泡尾流数值模拟

基于欧拉双流体模型和相群平衡模型建立了真实海洋环境下的舰船近程气泡尾流数值模拟方法,对舰船驶过时海洋背景场中生成更大气泡的可能性进行研究,以了解舰船近程尾流中气泡的空间分布特征,为声学和光学探测舰船尾流提供依据。研究表明:舰船航行会显著增加舰船周围自由面的气泡空隙率,使海洋背景场中自由面上的空隙率增加到2倍以上。大气泡主要集中在舰船的表面,体积分率可达85%;自由面上小气泡的数密度最高。原海洋背景场中不存在的大气泡将主要在壁面生成,自由面上也有少部分生成。     

船舶尾流模拟气泡的前向光散射特性研究

传统船舶散射分析模型不能有效描述气泡的感知能力。为解决此问题,设计基于船舶尾流模拟气泡的Mie前向光散射分析模型。通过散射元中波研究、衰减周期确定2个步骤,完成船舶尾流模拟气泡散射属性分析。在此基础上,通过散射系数确定、前向光与模拟气泡高斯拟合、反演参数确定3个步骤,完成新型船舶Mie前向光散射分析模型的搭建。设计对比实验结果显示,与传统模型相比,Mie分析模型可以有效提升船舶尾流模拟气泡在横、纵2个方向的感知能力。     

远程尾流散射光偏振特性的蒙特卡罗模拟

在船舶海上航行的过程中,与运动方向相反的方向会形成尾迹,也被称为船舶尾流。由于螺旋桨与海水的相对运动,船舶自身会受到较强的冲击,从而产生局部的高温,进而形成气泡幕带,存在诸多物理性质。在水温、天气、航速、气温以及海域等诸多因素的影响下,尾流的物理与外貌特征也逐渐突显出来。需要注意的是,船舶尾流的组成部分是海水当中处于运动状态的气泡,其对尾流气泡散射特性产生了直接影响。而偏振特性同样具有散射光的特征,不仅能够提供光强信息,同样也涵盖了其他价值较高的信息。基于此,文章将远程尾流散射光偏振特性作为主要研究内容,并重点阐述蒙特卡罗模拟的实现过程。     

舰船气泡尾流特性的数值模拟和实验研究

文章基于N-S方程,并结合两相流的相关模型,数值模拟了双桨实船气泡尾流。通过海水中气体含量的变化情况,分析了尾流气泡产生、增大、破碎和消失等过程。得到了近场扩散区和远场尾流区中含气量的空间、时间分布特性。研究结果表明,近场尾流区中海水含气量基本以乘幂格式衰减,而在远场尾流区,则与指数衰减格式符合得较好。用光学的方法模拟测量了舰船尾流的衰减规律,实验结果与文中的理论数值结果一致。     

不同船型气泡尾龄的换算

为了解不同船型气泡尾龄的特点,利用小尺度舰船取代大尺度舰船进行气泡尾流探测实验提供依据,选取舰船尾流水面处沿船长方向变化的气泡数密度的最大值作为舰船气泡尾龄换算的主要特征量,估算了在尾流初始截面处该特征量与船首浪高、舰船航速的关系。基于文献[1]给出的数值模拟方法对不同尺度船型气泡尾龄进行了相互换算,理论计算结果与实船探测基本一致。     

隧道火灾探测技术比较

分析了隧道火灾报警领域几种常见的火灾探测技术的原理及其优缺点,包括双波长火灾探测技术、光纤喇曼散射感温火灾探测技术和光纤光栅感温火灾探测技术。后2种技术同属光纤传感技术,重点对这2种技术进行了比较,得出光纤光栅感温火灾探测技术更适合隧道火灾报警领域应用的结论。     

基于空间光学调制的离焦探测技术研究

本文提出一种基于空间光学调制的离焦探测新方法,利用PZT驱动变形镜对会聚光束进行调制,再经相关检波获得离焦信息。该技术具有测量快速、准确、探测动态范围大等优点。     

静止和变换背景下的移动目标检测

运动目标追踪与检测是模式识别的重要应用。本文介绍应用于静止和移动背景下的目标检测方法:帧间变化检测;光流方法;以及根据当前帧及其前面帧数的信息预测背景检测运动目标的方法。给出这几种方法的基本原理,对比以及应用。     

气溶胶态生物粒子检测下限和响应时间的实验测定

气溶胶态生物粒子的检测下限和响应时间是生物气溶胶荧光检测设备的2项重要指标。介绍一种空气中生物气溶胶浓度的检测方法,利用纯净空气在缓冲瓶中稀释发生的模拟生物气溶胶粒子浓度,稀释后的气溶胶一路进入光学颗粒物粒径谱仪,测量结果作为标准计数,另一路进入气溶胶检测设备完成测定。结果表明,所设计生物气溶胶荧光检测设备对纯净空气和真实空气中浓度<1000/L 的生物气溶胶粒子均具有较高检测灵敏度,响应时间<1 min。这对于空气中生物气溶胶粒子或其他粒子的计数测量及仪器标定具有一定借鉴意义。     

低空高光谱探测技术

介绍了低空高光谱探测的原理和特点,对高光谱探测设备工作模式进行了分析对比,重点研究了凝视式高光谱探测技术在低空探测中的应用,并对其分光成像原理、声光可调滤光器（AOTF）的使用、光谱图像配准的基本方法以及光谱图像合成的基本方法进行了探讨。     

可见光条件下探测水下目标影响因素分析

目标背景对比度是探测和识别目标的判定标准之一,基于目标背景对比度,分析了可见光条件下探测水下目标的主要影响因素,探讨了水下目标背景对比度同观察者角度、太阳天顶角、海水光学性质以及目标反射率的关系,给出了获取最佳观测角度的方法。     

船舶相对运动速度检测方法研究

通过分析光电编码器检测法和激光测距检测法的优缺点,提出了基于对射型超声波传感器的船舶相对运动速度检测新方法.为提高该方法的检测精度,特别设计了相对时差测速方案.     

海缆无源探测数据采集系统的设计

针对海底光缆无源探测技术对数据采集的要求，采用了将TMS320VC5402的多通道缓冲串行口MCBSP配置为通用I／O串口与AD7714进行通信的方式，设计了一种由TMS320VC5402和AD7714组成的数据采集系统，对系统的整体结构、数据采集接口以及软件设计流程做了重要的阐述。     

光纤光栅隧道感温火灾报警系统设计

介绍了光纤光栅感温火灾探测技术．分析了该技术在隧道火灾报警系统应用中存在的技术难点．提出了光纤光栅隧道感温火灾报警系统的设计方案．即采用光纤光栅多区复用技术代替光纤光栅多点复用技术．并设计了适合应用领域特点的火灾报警系统。