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激光布里渊散射感知水下信息的理论研究

高英  
【摘要】:激光布里渊散射雷达水下探测技术是结合布里渊散射和激光雷达、遥感技术在水下探测方面的应用。探测方式新颖,测量精度较高,有较强的可行性和实用性。运用激光布里渊散射雷达水下探测技术既可以探测海水的声速、盐度、深度等海况,还可以用于目标识别,判别水下是否有水雷、潜艇等物体,对于我们进一步了解海洋和巩固国防有重大意义。 激光布里渊散射雷达水下探测技术涉及到布里渊散射、布里渊频移的测量,即激光布里渊散射雷达系统和边缘探测技术。布里渊散射是指入射光波场与介质内弹性声波场之间相互作用而产生的一种散射现象,其主要特点是散射光的频率相对于入射光发生了频移。测量微小频移是激光布里渊散射雷达水下探测系统的关键,边缘探测技术是一种能有效探测微小布里渊频移的方法。 激光在水体中布里渊散射强度和角度分布越来越受到关注,本文对布里渊散射强度和散射截面进行了推导,同时对布里渊散射过程经典理论和量子理论的两种描述进行了比较和讨论。本文重点讨论了边缘技术,对应用边缘技术探测布里渊频移进行了分析,从理论计算方面分析了作为边缘滤波器的分子吸收池的吸收谱线对布里渊频移测量的影响。给出了吸收谱线在不同中心频率、不同谱线宽度情况下,归一化信号S与布里渊频移 之间的函数图。 最后本文分析了布里渊频移测量的统计误差、声速测量的误差分析,计算了不同条件下激光雷达系统获取海洋声速的最大探测深度,为该系统的设计提供了理论依据。


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