聲透鏡成像關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文圍繞著聲透鏡成像技術(shù),對(duì)透鏡聲場(chǎng)模型的改進(jìn)、透鏡系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)、透鏡系統(tǒng)的水池試驗(yàn)及可用于聲透鏡成像技術(shù)的壓縮傳感理論四個(gè)方面展開(kāi)了研究。
　　詳細(xì)闡述了混合法透鏡聲場(chǎng)模型的基本結(jié)構(gòu)及實(shí)施方法,并分析了其優(yōu)點(diǎn)及仍需改進(jìn)的地方。在此基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)的混合法透鏡聲場(chǎng)模型,即改進(jìn)的射線聲學(xué)-基爾霍數(shù)值積分混合模型和改進(jìn)的射線聲學(xué)-求和法混合模型。詳細(xì)介紹了改進(jìn)的混合法的基本結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法,并給出了仿真與試驗(yàn)結(jié)果,從而驗(yàn)證了改進(jìn)的

2、混合法透鏡聲場(chǎng)模型較原混合模型在模擬透鏡聲場(chǎng)性能上具有更高的準(zhǔn)確度。
　　運(yùn)用改進(jìn)的混合法透鏡聲場(chǎng)模型,仿真分析了透鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)布放問(wèn)題,詳細(xì)研究了透鏡系統(tǒng)的各參數(shù)對(duì)透鏡系統(tǒng)波束性能的影響情況。這些參數(shù)包括幾何參數(shù)(界面形狀、界面尺寸、透鏡個(gè)數(shù)及鏡間距)、材料參數(shù)(聲速和聲衰減系數(shù))、環(huán)境溫度和工作頻率等。根據(jù)仿真分析得到的先驗(yàn)知識(shí),進(jìn)行了四個(gè)透鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì):
　　一、由單個(gè)透鏡構(gòu)成的單透鏡系統(tǒng);
　　二、由兩個(gè)透鏡構(gòu)

3、成的透鏡組系統(tǒng);
　　三、在水平方向和垂直方向上都具有聚焦性能的二維透鏡;
　　四、能夠抵抗環(huán)境溫度影響復(fù)合透鏡系統(tǒng),并給出了仿真結(jié)果及加工成型的透鏡實(shí)物圖。
　　對(duì)已設(shè)計(jì)的透鏡系統(tǒng)進(jìn)行了水池試驗(yàn),試驗(yàn)共分為兩部分,第一部分為透鏡系統(tǒng)的波束形成試驗(yàn),試驗(yàn)內(nèi)容包括透鏡系統(tǒng)焦點(diǎn)位置的確定,波束指向性圖的繪制,及聚焦深度的測(cè)量,試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,充分驗(yàn)證了論文提出的改進(jìn)的混合法用于模擬透鏡聲場(chǎng)的準(zhǔn)確性。第二部分為透

4、鏡聲納樣機(jī)系統(tǒng)的目標(biāo)成像試驗(yàn),利用單透鏡聲納樣機(jī)系統(tǒng)和透鏡組聲納樣機(jī)系統(tǒng)分別對(duì)圓環(huán)和叉形兩種目標(biāo)進(jìn)行了成像試驗(yàn),所成的目標(biāo)圖像輪廓清晰,更新速度快,從而充分地說(shuō)明了透鏡聲納用于目標(biāo)成像的可行性及其良好的性能。
　　闡述了壓縮傳感理論在聲透鏡成像技術(shù)中的應(yīng)用前景,詳細(xì)論述了壓縮傳感三個(gè)方面的基本理論:信號(hào)的稀疏表示、測(cè)量值的獲取和信號(hào)的重構(gòu),重點(diǎn)研究了匹配追蹤系列的信號(hào)重構(gòu)算法,在正則化正交匹配追蹤算法的基礎(chǔ)上提出了一種漸進(jìn)式的正則