水下发声目标空中探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水下发声目标空中探测装置及方法，所述装置包括：水声产生单元、激光干涉探测单元以及数据采集和处理单元；所述水声产生单元包括信号发生器和水下声波激发器；所述激光干涉探测单元包括激光器、调制光路、干涉光路以及光电探测器。本发明专利技术的水下发声目标空中探测装置及方法，可以通过对微弱水表面声波的探测来实现水下发生目标的特征识别和提取，具有非接触、高精度的优点，并可结合星载或机载遥测系统，实现该激光干涉探测技术，既可以实现高效、大面积搜索，又可以突破探测深度的限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光遥感探测
，尤其涉及一种水下发声目标空中探测装置及方法。
技术介绍
无论是在军用还是民用领域，水下目标的特征提取及识别都有着广泛的需求。尤其在军事领域，潜艇等水下军事目标的探测是取得海上战役胜利的关键。如何实现准确、快速和有效的反潜探测就成为当前一个重大课题。目前船载声呐依然是水下目标探测的主流手段，但由于海上船只的机动性、灵活性以及隐蔽性较差，船载声呐在水下目标的探测应用方面受到了诸多限制。另外，机载蓝绿激光雷达探测技术也是今年来研究热点之一，它是一种主动式、大面积和高速率的海洋探测手段，目前在浅水探测方面已经显示出一定的竞争力。但由于蓝绿激光在海水中的传输损失比声音传输大，探测深度受到限制。综上所述，现有的亟待解决的技术问题之一为：如何基于水下目标的探测技术现状，发展新型高效的水下发声目标空中遥测技术，以满足现代海防的需求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提出一种水下发声目标空中探测装置，包括：水声产生单元、激光干涉探测单元以及数据采集和处理单元；所述水声产生单元包括信号发生器和水下声波激发器；所述信号发生器用于生成预设频率的用于驱动水下声波激发器的驱动信号；所述水下声波激发器用于根据所述驱动信号在目标水域的水表面产生与发声目标的声信号频率相同的表面微幅波；所述激光干涉探测单元包括激光器、调制光路、干涉光路以及光电探测器；所述激光器用于发射预设波长的激光光束；所述调制光路用于对所述激光光束进行扩束、分束，并将分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于将所述水表面反射的测量光束和参考光束整合共轴，并使所述测量光束和参考光束发生干涉；所述光电探测器用于接收所述干涉光的光强信号；所述数据采集和处理单元用于采集并处理所述光强信号，以根据处理结果判断并评估所述发声目标的特性。可选地，所述水声产生单元还包括功率放大器；所述功率放大器用于对所述信号发生器生成的预设频率的驱动信号进行功率放大处理。可选地，所述数据采集和处理单元包括数据采集卡和中央处理分析模块；所述数据采集卡用于采集并缓存所述光强信号的电压信号；所述中央处理分析模块用于对所述电压信号进行相应的时域和频域的信号处理、分析，并对分析结果进行显示。可选地，所述数据采集卡采用最高1.25MHz的采样频率和16位采集精度。可选地，所述中央处理分析模块包括示波器和计算机。可选地，所述调制光路包括激光扩束镜、分束镜以及第一反射镜；所述激光器发出的激光光束先经过所述激光扩束镜进行扩束，再透过所述分束镜分为两束，其中一束激光作为参考光束，另一束激光经过所述第一反射镜反射后作为所述测量光束照射到所述水表面上。可选地，所述干涉光路包括第二反射镜、衰减器以及窄带干涉滤光片；所述参考光束经过所述第二反射镜反射后，透过所述衰减器，与所述水表面散射回来的测量光束发生干涉来获取干涉光束，以使所述干涉光束经过所述窄带干涉滤光片后，照射到所述光电探测器的探测窗口。可选地，所述干涉光路还包括可调光阑；所述可调光阑用于调整所述干涉光束的光斑的大小。可选地，所述水下声波激发器包括水下扬声器。另一方面，本专利技术还提供了一种基于上述任一种所述装置的水下发声目标空中探测方法，包括：所述信号发生器生成预设频率的用于驱动水下声波激发器的驱动信号；所述水下声波激发器根据所述驱动信号在目标水域的水表面产生与发声目标的声信号频率相同的表面微幅波；所述激光器发射预设波长的激光光束；所述调制光路对所述激光光束进行扩束、分束，并将分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路将所述水表面反射的测量光束和参考光束整合共轴，并使所述测量光束和参考光束发生干涉；所述光电探测器接收所述干涉光的光强信号；所述数据采集和处理单元采集并处理所述光强信号，以根据处理结果判断并评估所述发声目标的特性。本专利技术的水下发声目标空中探测装置及方法，可以通过对微弱水表面声波的探测来实现水下发生目标的特征识别和提取，具有非接触、高精度的优点，并可结合星载或机载遥测系统，实现该激光干涉探测技术，既可以实现高效、大面积搜索，又可以突破探测深度的限制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例的水下发声目标空中探测装置的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的水下发声目标空中探测方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术一个实施例的水下发声目标空中探测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：水声产生单元100、激光干涉探测单元200以及数据采集和处理单元300；具体来说，水声产生单元100包括信号发生器110和水下声波激发器，可选地，所述水下声波激发器包括水下扬声器130；所述信号发生器110用于生成预设频率的用于驱动水下声波激发器130的驱动信号；所述水下声波激发器130用于根据所述驱动信号在目标水域的水表面产生与发声目标的声信号频率相同的表面微幅波；进一步地，所述激光干涉探测单元200包括激光器210、调制光路、干涉光路以及光电探测器290；所述激光器210用于发射预设波长的激光光束，可以理解的是，该激光光束需具有一定的单色性和稳定性，以满足探测需求。作为优选，所述激光器210可以为单频固体激光器，其输出窄线宽的线偏振光，波长为532nm；所述调制光路用于对所述激光光束进行扩束、分束，并将分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于将所述水表面反射的测量光束和参考光束整合共轴，并使所述测量光束和参考光束发生干涉；所述光电探测器290用于接收所述干涉光的光强信号；所述数据采集和处理单元300用于采集并处理所述光强信号，以根据处理结果判断并评估所述发声目标的特性。本实施例的水下发声目标空中探测装置，可以通过对微弱水表面声波的探测来实现水下发生目标的特征识别和提取，具有非接触、高精度的优点，并可结合星载或机载遥测系统，实现该激光干涉探测技术，既可以实现高效、大面积搜索，又可以突破探测深度的限制。进一步地，作为上述实施例的优选，所述水声产生单元100还可以包括功率放大器120；所述功率放大器120用于对所述信号发生器110生成的预设频率的驱动信号进行功率放大处理。作为本实施例的优选，信号发生器110可以通过一根优质BNC转RCA线与功率放大器120连接，信号发生器110生成预设频率的正弦波信号输出给功率放大器120，信号的的频率、幅值可调；功率放大器120通过专用音频信号线与8欧姆定阻水下扬声器130连接。进一步地，作为上述实施例的优选，所述数据采集和处理单元300可以包括数据采集卡和中央处理分析模块；所述数据采集卡用于采集并缓存所述光强信号的电压信号；所述中央处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下发声目标空中探测装置，其特征在于，包括：水声产生单元、激光干涉探测单元以及数据采集和处理单元；所述水声产生单元包括信号发生器和水下声波激发器；所述信号发生器用于生成预设频率的用于驱动水下声波激发器的驱动信号；所述水下声波激发器用于根据所述驱动信号在目标水域的水表面产生与发声目标的声信号频率相同的表面微幅波；所述激光干涉探测单元包括激光器、调制光路、干涉光路以及光电探测器；所述激光器用于发射预设波长的激光光束；所述调制光路用于对所述激光光束进行扩束、分束，并将分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于将所述水表面反射的测量光束和参考光束整合共轴，并使所述测量光束和参考光束发生干涉；所述光电探测器用于接收所述干涉光的光强信号；所述数据采集和处理单元用于采集并处理所述光强信号，以根据处理结果判断并评估所述发声目标的特性。

【技术特征摘要】
1.一种水下发声目标空中探测装置，其特征在于，包括：水声产生单元、激光干涉探测单元以及数据采集和处理单元；所述水声产生单元包括信号发生器和水下声波激发器；所述信号发生器用于生成预设频率的用于驱动水下声波激发器的驱动信号；所述水下声波激发器用于根据所述驱动信号在目标水域的水表面产生与发声目标的声信号频率相同的表面微幅波；所述激光干涉探测单元包括激光器、调制光路、干涉光路以及光电探测器；所述激光器用于发射预设波长的激光光束；所述调制光路用于对所述激光光束进行扩束、分束，并将分束后的激光光束反射到所述水表面；所述干涉光路用于将所述水表面反射的测量光束和参考光束整合共轴，并使所述测量光束和参考光束发生干涉；所述光电探测器用于接收所述干涉光的光强信号；所述数据采集和处理单元用于采集并处理所述光强信号，以根据处理结果判断并评估所述发声目标的特性。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水声产生单元还包括功率放大器；所述功率放大器用于对所述信号发生器生成的预设频率的驱动信号进行功率放大处理。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集和处理单元包括数据采集卡和中央处理分析模块；所述数据采集卡用于采集并缓存所述光强信号的电压信号；所述中央处理分析模块用于对所述电压信号进行相应的时域和频域的信号处理、分析，并对分析结果进行显示。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据采集卡采用最高1.25MHz的采样频率和16位采集精度。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述中央处理分析模块包括示波器和计...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明健，杜海，万广南，周金山，庄新瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37