压力容器小径支管角焊缝相控阵检测埋藏缺陷回波特性研究

采用CIVA仿真软件对实际规格的压力容器小径接管角焊缝模型进行了仿真分析,研究了球孔、横通孔、未熔合、未焊透和裂纹等典型缺陷的回波响应规律及特征,结果表明,相对于端角结构信号,不同缺陷的回波强度不同,面积型缺陷与声束角度90°时回波强度最大,同一类型缺陷位于不同位置时的回波强度差距明显,最大达到了13 dB。设计加工了典型缺陷的模拟试件,对5种典型缺陷的检测结果开展了试验分析,结果表明,试件中的缺陷均可被有效检测。总结了不同缺陷的回波特性变化规律,可为现场检测中的缺陷定性提供参考和依据。

脉冲激光引信烟尘环境后向散射回波特性

针对激光引信在烟尘环境下探测时容易被烟尘散射和反射干扰引起虚警或漏警的问题,提出基于T矩阵法和Monte Carlo方法建立烟尘环境下脉冲激光的后向散射回波模型,进行905 nm脉冲激光在不同烟尘环境下无目标和有目标情况的仿真计算,研究不同烟尘浓度、不同收发间距和不同目标距离下的激光后向散射回波特性。通过现场试验,对比实测归一化值与仿真归一化强度值验证了脉冲激光在烟尘环境下的后向散射模型的精确度,为后续脉冲激光引信在烟尘条件下的抗干扰探测奠定了基础。

激光引信近程探测海面回波特性研究

针对激光引信在探测海面目标时易受海面散射导致引信产生虚警引起早炸的问题,基于线性叠加法和线性滤波法2种海浪谱建模方式完成了JONSWAP谱和文氏谱海面模型的创建,利用几何光学的方法完成海面激光束模拟,使用Matlab仿真分析了不同入射角和不同海情对激光引信海面回波的影响。仿真结果表明:当风速一定时,随着入射角的增大,激光引信海面回波能量逐渐减小,激光束入射角为0°时,海面的反射回波最大;当激光束入射角一定时,随着风速的增大,激光引信海面回波能量逐渐增大。该方法可为后续研究激光引信抗海杂波干扰提供技术支撑。

基于激光动态探测机理的目标回波特性

针对激光近程全向动态探测问题,基于激光动态扫描探测机理,在激光近场探测理论基础上,推导出基于激光动态探测机理的目标回波轮廓波形方程,分别从理论推导和实验分析两方面入手,研究了目标回波特性影响机理。结果表明:随着发射功率的增加,回波信号幅值提升幅度较大,脉宽压缩;随着激光发射脉宽的增加,回波信号幅值呈现快速下降,且脉宽展宽;随着光束发散角的提高,回波幅值缓慢降低且脉宽展宽;随着目标距离的增加,回波信号幅值迅速降低且脉宽展宽。

基于声回波特性的引水隧洞表面声点云去噪

针对基于声波反射原理的隧洞内表面损伤探测过程易受水体环境噪声、多径噪声及检测设备自身噪声干扰问题,提出一种基于声回波特性的引水隧洞内表面声点云去噪方法。该方法利用声回波固有宽度特性形成的多回波数据点及声波叠加特性形成的数据点高强度值,并结合点云空间位置信息实现团状立体隧洞内表面声点云的噪声滤波;构建系列试验以验证不同敏感参数对所提方法去噪效果的影响,并与其他经典点云滤波算法结果进行对比分析。结果表明,所提方法在隧洞内表面声点云模型的平滑、去噪及重建精度上均优于传统激光点云滤波算法。该方法可为引水隧洞内表面损伤的检测及重大水资源配置工程灾变预防提供支撑。

脉冲激光近感探测烟雾回波特性仿真研究

针对脉冲激光近感探测在烟雾干扰下引起的虚警、漏警等问题,本文根据Mie散射理论,运用Monte Carlo方法建立脉冲激光近感探测模型,仿真905nm脉冲激光获取大小目标在无干扰和烟雾干扰两种条件下的回波,分析回波的波形特征。结果表明:无干扰情况下,发射接收系统与目标之间的距离和回波幅值呈负相关;大小目标回波前沿的上升速率均呈递增趋势。烟雾干扰情况下,烟雾回波和目标回波的脉冲宽度相对于发射激光波形均有一定的展宽,但前者的展宽程度要大于后者;烟雾回波波形呈现前沿陡峭,后沿平缓的非对称特征。研究成果可以为激光近感探测抗烟雾干扰提供理论基础。

水下目标回波特性计算的图形声学方法

根据Kirchhoff近似公式建立了一种水下目标回波特性实时工程预报的新方法-可视化图形声学计算方法GRACO (Graphical Acoustics Computing)。该方法利用三维图形处理系统,采用建模软件对水下复杂目标进行几何建模,并基于OpenGL技术把几何模型转化为屏幕上目标的可视化像素图形,获取像素中包含的目标表面法向量和空间距离信息,最后通过把回波特性预报中的面积分转化为屏幕上可视化图形的像素求和计算,完成水下目标回波特性预报。计算结果表明图形声学方法有较高的精度,计算速度比板块元方法快9-10倍。

脉冲激光引信探测平面目标的回波特性研究

针对脉冲激光引信在高速动态试验时测距精度低的问题,建立了平面目标的脉冲激光回波模型。基于激光雷达方程并结合实际的发射波形与光强分布,利用解析方法推导了平面的回波信号功率方程。在充分考虑目标表面特性与结构尺寸基础上,仿真分析了不同参数对回波波形与信噪比的影响。对脉冲激光引信进行了回波试验,结果表明:实际回波波形与数值计算得到的回波波形保持一致,且峰值随着入射角的增大而衰减,峰值时刻前移。研究结果可为脉冲激光引信在高速动态条件下实现高精度测距提供理论参考依据。

单双层壳体潜艇的高频回波特性研究

针对鱼雷主动声自导频段范围内潜艇目标的亮点特征问题,以Benchmark潜艇为模型,利用板块元方法和频率间接法研究了鱼雷自导声纳工作频段范围内,敷设吸声覆盖层前后单、双层壳体潜艇的回波亮点结构特征,对比了不同频率时亮点的差异,分析了敷设吸声材料对潜艇目标亮点结构特征的影响。研究结果表明,双层壳体与单层壳体潜艇回波亮点的区别主要体现在艏艉附近角度,两者在正横附近角度的差别则很小;在潜艇表面敷设的吸声覆盖层对回波亮点抑制作用较大,若鱼雷适当降低自导频段范围内发射信号的频率,潜艇内部结构还是能产生清晰的亮点。

复合材料冲击损伤超声回波特性及其成像检测

冲击损伤是复合材料制造、特别是使用过程中容易产生的一种损伤形式,由于复合材料自身工艺结构特点和破坏模式的不同,复合材料设计、工艺、制造和工程应用与服役过程中都非常关注其冲击损伤及其损伤行为.

界面附近非刚性目标的高频回波特性研究

研究了界面附近非刚性目标的高频回波特性,给出了相应的计算形态函数和目标强度的Kirchhoff近似公式。计算对比了界面上非刚性和刚性球形目标以及自由空间中的刚性球形目标的形态函数和目标强度,结果表明:由于界面导致的附加回波的干涉影响,界面附近目标的回波幅值变大且起伏特性明显。界面附近目标采用吸声材料或透声材料后,将降低界面引入的附加回波的干扰,有利于沉底目标的隐身。

LFM脉冲雷达密集多目标回波特性建模研究

对密集多目标的检测和分辨是当前雷达技术领域所面临的前沿课题和紧迫任务,而其中对其回波特性的分析研究则是解决其它问题的前提和基础。研究了线性调频脉冲雷达密集多目标回波信号的幅度和相位特性,建立了多目标回波信号模型,并对比双基地雷达进行了讨论,最后针对不同条件进行了仿真实验。仿真结果表明,同一距离分辨单元内,多个目标的回波会发生相干合成,目标位置、幅度、相位的变化使得合成后的回波频谱发生畸变;同时,只要多个目标之间存在距离差,脉冲压缩输出信号主瓣内的相位特性便会较单目标情况有显著区别。

基于原始频谱的天波超视距雷达回波特性分析方法

天波超视距雷达工作环境复杂,受外部干扰和杂波的影响较大,使得超视距雷达目标回波特性十分复杂。为了对目标进行判别和有效跟踪,就必须分析掌握雷达各种回波和目标特性。文中设计了一种基于雷达原始频谱的回波特性分析方法,该方法以原始频谱为基础,将回波点迹及跟踪航迹数据与频谱数据进行同步对比分析,同时对频谱信息进行噪声基底、杂波展宽、覆盖率等统计评估,有效地分析超视距雷达回波特性以及对目标跟踪进行有效地分析和验证。

宽带与窄带雷达对飞机目标回波特性对比研究

根据飞机目标对宽带信号和窄带信号的不同散射特性 ,完成了窄带雷达回波信号等效为宽带雷达回波信号矢量合成的建模 ,并对宽带信号和窄带信号的单脉冲检测进行了仿真比较。结果表明 ,用单脉冲进行检测时 ,假设雷达发射功率和接收机噪声系数相同 ,对同一飞机目标 ,宽带雷达通过脉内非相参积累后的检测性能仅比窄带雷达的检测性能差 0dB～

水下弹性球壳回波特性的仿真研究

水下弹性球壳回波特性的研究对水下目标特征提取和识别具有重要意义。利用弹性理论和分离变量法导出弹性球壳散射声场的Rayleigh简正级数解,得到其反向散射波形态函数。由形态函数计算了高斯脉冲入射到弹性球壳的回波波形,并建立了水下弹性球壳回波特性的数学模型。通过对弹性球壳形态函数和回波结构的仿真,分析比较了不同材料和不同厚度的弹性球壳形态函数和回波特性,并讨论了水下弹性球壳回波特性的影响因素。结果表明,水下弹性球壳的回波特性与球壳材料、球壳厚度和入射信号等因素有关。

弹头目标的ISAR回波特性分析

针对弹道导弹目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,对沿轨道高速运动并同时伴有自旋的弹头ISAR回波特性进行了分析.首先建立了弹头目标的运动模型和ISAR回波模型,将弹头的自旋矢量沿雷达视线方向和垂直于雷达视线方向进行分解,然后分别分析了弹头目标的轨道运动和自旋对回波信号的影响,最后进行了仿真分析.理论分析和仿真结果表明:弹头目标沿轨道的高速运动会使目标散射点产生严重的越距离单元徙动,而弹头的自旋会使目标散射点产生严重的越多普勒单元徙动,并使回波多普勒谱展宽,因而这两者都必须进行补偿.

旋转镜鼓式热像仪的光雷达回波特性

旋转镜鼓式热像仪对光场的扫描主要由镜鼓来完成,在激光束的照射下,镜鼓棱及其邻域的后向散射不可避免地给散射光引进了一个附加的多普勒频移。对平行光束经热像仪后的动态回波特性进行分析研究,提出了一种测量光束多普勒频移的方法,并建立了相应的实验系统。实验结果与理论分析是一致的,为判别热像仪的工作方式提供了一种可能的方法。

基于G-SPAD的卫星激光测距回波特性

从盖革模式单光子雪崩光电二极管的光电特性出发,分析了卫星激光测距的测距精度与激光脉冲宽度及回波强度的关系,并利用长春站卫星激光测距系统对地球动力学卫星进行观测.结果表明,当回波光子数为1 000左右时,系统测距精度为10.2mm左右,当回波光子数为8 000时,测距精度减小为9.4mm左右,表明回波强度较大时,可提高卫星激光测距系统的测距精度;当激光器脉宽为200ps时,系统测距精度为17.3mm,当脉宽为50ps时,系统的测距精度为10.0mm,表明卫星激光测距系统的测距精度随着脉宽变窄得到了有效提高.为进一步验证理论结果,对Ajisai卫星进行实测,分析了高重复频率激光测距系统对系统测距精度的影响,结果表明采用窄脉宽高重复频率的激光测距系统,激光测距有效回波数和标准点密度呈数量级增加,测距精度也有一定的提高.因此,为了改善卫星激光测距系统回波特性,应选用脉宽窄、重复频率高、能量大的激光器作为基于盖革模式单光子雪崩光电二极管的卫星激光测距系统的激光光源.

水下目标宽带回波特性的快速计算方法

基于传统板块元方法,运用切比雪夫多项式插值实现了水下目标宽带回波特性的快速计算.从散射声场的特性出发,将幅相分离的思想引入散射声场的分析.目标表面单个板块散射声场可分解为随频率变化的快速起伏和缓变函数的乘积,提取缓变函数切比雪夫节点处的板块散射声场,再利用切比雪夫逼近理论插值得到宽频带内各频率点处的精密计算.结合分离出的随频率快速起伏项,获取每个板块的宽带散射声场,通过各板块元散射声场叠加得到目标宽带回波特性.该方法避免了传统板块元算法逐频率点计算所带来的大量板块的重复计算,可以快速、精确计算水下目标宽带回波特性,计算效率大为提高.

窄脉冲激光引信对云雾中目标的回波特性研究

激光引信自身工作特性,使其易受到云雾的干扰,从而引起虚警,因此需要提高激光引信抗云雾干扰的能力。本文利用蒙特卡洛法进行建模,分析了目标在云雾环境下对不同脉宽激光的回波特性,并进行了相关的试验验证。数学仿真与试验结果证明,窄脉冲激光引信可以有效抑制云雾回波,提高引信在云雾环境中对目标的识别能力和抗云雾干扰能力,降低引信虚警。