水下發聲目標空中探測裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種水下發聲目標空中探測裝置及方法，所述裝置包括：水聲產生單元、激光干涉探測單元以及數據采集和處理單元；所述水聲產生單元包括信號發生器和水下聲波激發器；所述激光干涉探測單元包括激光器、調制光路、干涉光路以及光電探測器。本發明專利技術的水下發聲目標空中探測裝置及方法，可以通過對微弱水表面聲波的探測來實現水下發生目標的特征識別和提取，具有非接觸、高精度的優點，并可結合星載或機載遙測系統，實現該激光干涉探測技術，既可以實現高效、大面積搜索，又可以突破探測深度的限制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光遙感探測
，尤其涉及一種水下發聲目標空中探測裝置及方法。
技術介紹
無論是在軍用還是民用領域，水下目標的特征提取及識別都有著廣泛的需求。尤其在軍事領域，潛艇等水下軍事目標的探測是取得海上戰役勝利的關鍵。如何實現準確、快速和有效的反潛探測就成為當前一個重大課題。目前船載聲吶依然是水下目標探測的主流手段，但由于海上船只的機動性、靈活性以及隱蔽性較差，船載聲吶在水下目標的探測應用方面受到了諸多限制。另外，機載藍綠激光雷達探測技術也是今年來研究熱點之一，它是一種主動式、大面積和高速率的海洋探測手段，目前在淺水探測方面已經顯示出一定的競爭力。但由于藍綠激光在海水中的傳輸損失比聲音傳輸大，探測深度受到限制。綜上所述，現有的亟待解決的技術問題之一為：如何基于水下目標的探測技術現狀，發展新型高效的水下發聲目標空中遙測技術，以滿足現代海防的需求。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術一方面提出一種水下發聲目標空中探測裝置，包括：水聲產生單元、激光干涉探測單元以及數據采集和處理單元；所述水聲產生單元包括信號發生器和水下聲波激發器；所述信號發生器用于生成預設頻率的用于驅動水下聲波激發器的驅動信號；所述水下聲波激發器用于根據所述驅動信號在目標水域的水表面產生與發聲目標的聲信號頻率相同的表面微幅波；所述激光干涉探測單元包括激光器、調制光路、干涉光路以及光電探測器；所述激光器用于發射預設波長的激光光束；所述調制光路用于對所述激光光束進行擴束、分束，并將分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于將所述水表面反射的測量光束和參考光束整合共軸，并使所述測量光束和參考光束發生干涉；所述光電探測器用于接收所述干涉光的光強信號；所述數據采集和處理單元用于采集并處理所述光強信號，以根據處理結果判斷并評估所述發聲目標的特性?？蛇x地，所述水聲產生單元還包括功率放大器；所述功率放大器用于對所述信號發生器生成的預設頻率的驅動信號進行功率放大處理?？蛇x地，所述數據采集和處理單元包括數據采集卡和中央處理分析模塊；所述數據采集卡用于采集并緩存所述光強信號的電壓信號；所述中央處理分析模塊用于對所述電壓信號進行相應的時域和頻域的信號處理、分析，并對分析結果進行顯示?？蛇x地，所述數據采集卡采用最高1.25MHz的采樣頻率和16位采集精度。可選地，所述中央處理分析模塊包括示波器和計算機?？蛇x地，所述調制光路包括激光擴束鏡、分束鏡以及第一反射鏡；所述激光器發出的激光光束先經過所述激光擴束鏡進行擴束，再透過所述分束鏡分為兩束，其中一束激光作為參考光束，另一束激光經過所述第一反射鏡反射后作為所述測量光束照射到所述水表面上?？蛇x地，所述干涉光路包括第二反射鏡、衰減器以及窄帶干涉濾光片；所述參考光束經過所述第二反射鏡反射后，透過所述衰減器，與所述水表面散射回來的測量光束發生干涉來獲取干涉光束，以使所述干涉光束經過所述窄帶干涉濾光片后，照射到所述光電探測器的探測窗口?？蛇x地，所述干涉光路還包括可調光闌；所述可調光闌用于調整所述干涉光束的光斑的大小。可選地，所述水下聲波激發器包括水下揚聲器。另一方面，本專利技術還提供了一種基于上述任一種所述裝置的水下發聲目標空中探測方法，包括：所述信號發生器生成預設頻率的用于驅動水下聲波激發器的驅動信號；所述水下聲波激發器根據所述驅動信號在目標水域的水表面產生與發聲目標的聲信號頻率相同的表面微幅波；所述激光器發射預設波長的激光光束；所述調制光路對所述激光光束進行擴束、分束，并將分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路將所述水表面反射的測量光束和參考光束整合共軸，并使所述測量光束和參考光束發生干涉；所述光電探測器接收所述干涉光的光強信號；所述數據采集和處理單元采集并處理所述光強信號，以根據處理結果判斷并評估所述發聲目標的特性。本專利技術的水下發聲目標空中探測裝置及方法，可以通過對微弱水表面聲波的探測來實現水下發生目標的特征識別和提取，具有非接觸、高精度的優點，并可結合星載或機載遙測系統，實現該激光干涉探測技術，既可以實現高效、大面積搜索，又可以突破探測深度的限制。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術一個實施例的水下發聲目標空中探測裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術一個實施例的水下發聲目標空中探測方法的流程示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。圖1為本專利技術一個實施例的水下發聲目標空中探測裝置的結構示意圖，如圖1所示，該裝置包括：水聲產生單元100、激光干涉探測單元200以及數據采集和處理單元300；具體來說，水聲產生單元100包括信號發生器110和水下聲波激發器，可選地，所述水下聲波激發器包括水下揚聲器130；所述信號發生器110用于生成預設頻率的用于驅動水下聲波激發器130的驅動信號；所述水下聲波激發器130用于根據所述驅動信號在目標水域的水表面產生與發聲目標的聲信號頻率相同的表面微幅波；進一步地，所述激光干涉探測單元200包括激光器210、調制光路、干涉光路以及光電探測器290；所述激光器210用于發射預設波長的激光光束，可以理解的是，該激光光束需具有一定的單色性和穩定性，以滿足探測需求。作為優選，所述激光器210可以為單頻固體激光器，其輸出窄線寬的線偏振光，波長為532nm；所述調制光路用于對所述激光光束進行擴束、分束，并將分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于將所述水表面反射的測量光束和參考光束整合共軸，并使所述測量光束和參考光束發生干涉；所述光電探測器290用于接收所述干涉光的光強信號；所述數據采集和處理單元300用于采集并處理所述光強信號，以根據處理結果判斷并評估所述發聲目標的特性。本實施例的水下發聲目標空中探測裝置，可以通過對微弱水表面聲波的探測來實現水下發生目標的特征識別和提取，具有非接觸、高精度的優點，并可結合星載或機載遙測系統，實現該激光干涉探測技術，既可以實現高效、大面積搜索，又可以突破探測深度的限制。進一步地，作為上述實施例的優選，所述水聲產生單元100還可以包括功率放大器120；所述功率放大器120用于對所述信號發生器110生成的預設頻率的驅動信號進行功率放大處理。作為本實施例的優選，信號發生器110可以通過一根優質BNC轉RCA線與功率放大器120連接，信號發生器110生成預設頻率的正弦波信號輸出給功率放大器120，信號的的頻率、幅值可調；功率放大器120通過專用音頻信號線與8歐姆定阻水下揚聲器130連接。進一步地，作為上述實施例的優選，所述數據采集和處理單元300可以包括數據采集卡和中央處理分析模塊；所述數據采集卡用于采集并緩存所述光強信號的電壓信號；所述中央處本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水下發聲目標空中探測裝置，其特征在于，包括：水聲產生單元、激光干涉探測單元以及數據采集和處理單元；所述水聲產生單元包括信號發生器和水下聲波激發器；所述信號發生器用于生成預設頻率的用于驅動水下聲波激發器的驅動信號；所述水下聲波激發器用于根據所述驅動信號在目標水域的水表面產生與發聲目標的聲信號頻率相同的表面微幅波；所述激光干涉探測單元包括激光器、調制光路、干涉光路以及光電探測器；所述激光器用于發射預設波長的激光光束；所述調制光路用于對所述激光光束進行擴束、分束，并將分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于將所述水表面反射的測量光束和參考光束整合共軸，并使所述測量光束和參考光束發生干涉；所述光電探測器用于接收所述干涉光的光強信號；所述數據采集和處理單元用于采集并處理所述光強信號，以根據處理結果判斷并評估所述發聲目標的特性。

【技術特征摘要】
1.一種水下發聲目標空中探測裝置，其特征在于，包括：水聲產生單元、激光干涉探測單元以及數據采集和處理單元；所述水聲產生單元包括信號發生器和水下聲波激發器；所述信號發生器用于生成預設頻率的用于驅動水下聲波激發器的驅動信號；所述水下聲波激發器用于根據所述驅動信號在目標水域的水表面產生與發聲目標的聲信號頻率相同的表面微幅波；所述激光干涉探測單元包括激光器、調制光路、干涉光路以及光電探測器；所述激光器用于發射預設波長的激光光束；所述調制光路用于對所述激光光束進行擴束、分束，并將分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于將所述水表面反射的測量光束和參考光束整合共軸，并使所述測量光束和參考光束發生干涉；所述光電探測器用于接收所述干涉光的光強信號；所述數據采集和處理單元用于采集并處理所述光強信號，以根據處理結果判斷并評估所述發聲目標的特性。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述水聲產生單元還包括功率放大器；所述功率放大器用于對所述信號發生器生成的預設頻率的驅動信號進行功率放大處理。3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據采集和處理單元包括數據采集卡和中央處理分析模塊；所述數據采集卡用于采集并緩存所述光強信號的電壓信號；所述中央處理分析模塊用于對所述電壓信號進行相應的時域和頻域的信號處理、分析，并對分析結果進行顯示。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述數據采集卡采用最高1.25MHz的采樣頻率和16位采集精度。5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述中央處理分析模塊包括示波器和計...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫明健，杜海，萬廣南，周金山，莊新瑞，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學威海，
類型：發明
國別省市：山東;37