SiPM阵列电子特性建模和三维测深仪前端电子学优化

从硅光电倍增管(SiPM)单个微元的微等离子体电子行为模型出发,分析了SiPM的电子特性,提出了SiPM前端电子学最优设计方案。阐述了SiPM的工作机理,给出了SiPM的电子行为模型,分析了SiPM应用于水下三维测深的优势。根据水下测深信号的回波特性,设计了高速、高带宽的前置放大器,并对前置放大器进行了交流分析和瞬态分析。结果表明,该前置放大电路在带宽内具有很高的增益平坦度,相位裕度大于60°,基本保证了信号的完整性,同时保持了激光脉冲的波形。分析和测试结果表明,该探测器和电路设计方案完全能够满足水下三维测深的需要。

同步扫描水下激光成像系统主要参数的分析

利用光束扩展函数和点扩展函数，计算了在一般海水介质中，同步扫描水下激光成像系统，成像距离和成像质量与目标距离、接收视场角、光斑的大小和光功率等参数之间的数量关系．结果表明，压缩激光束和采用窄视场接收能有效地提高成像距离和改善成像质量，适当增大激光光功率也能使得成像距离和成像质量有所提高，但当光功率增加到一定值后。

一种水下激光成像的新方法

在我国沿海近岸,急需通过激光同步扫描方法建立1套浑水观测系统,解决水下视觉问题。本文研究了激光在水下的传输特性,结合散射光的分布特性,确定同步扫描的光学结构设计,通过对获得的系统各类信号特性的分析,设计合适的成像系统;并从理论和水池试验两方面分别论证了这种系统消除散射影响的有效性;论述了这种系统在浑水中的宽视角场和全景深的优良特性。

水下目标激光周向扫描探测模型与仿真分析

蓝绿激光在水下目标精细探测中具有重要的应用前景。基于端面圆周的快速数值遍历算法,通过建立扫描光束与运动目标的交会方程,对水下目标的激光扫描探测过程进行了数值建模。结果表明:目标穿越光束扫描区的最短时间并非出现在迎头相遇的交会情况中。其次,通过采用蒙特卡罗模拟,仿真分析了脉冲频率、扫描频率、扫描半角以及目标距离对探测概率的影响,并得出扫描参数的最优设计。文中建立的数值模型可为水下激光探测系统的合理设计提供理论依据。

同步扫描水下激光成像距离的分析

利用双流辐射传输理论和准直光束的散射理论分别计算也接收端目标反射光信号和背向散射光的辐照度，从而得出水下激光成像距离的理论值。一般条件下，该值约为１２倍衰减长度，从理论上分析了成像距离与接收器视场角，激光器和接收器间距，目标反射率等主要参数的定量关系。

蓝绿激光水下作用距离测量的实验研究

介绍了水下激光作用距离的测量原理、实验系统、数据探测以及结果分析,并描述了实验数据的处理方法。实验证明利用蓝绿激光对水下目标探测是可行的,获得数据测量的误差均在0.2 m以内。

水下激光成像系统中的海水散射

对蓝绿激光的海水散射进行理论分析 ,并进行不同水样的对比实验 ,给出了分析结果。

同步扫描水下激光成像距离的分析

利用双流辐射传输理论和准直光束的散射理论分别计算出接收端目标反射光信号和背向散射光的辐照度，从而得出水下激光成像距离的理论值．一般条件下，该值约为１２倍衰减长度．从理论上分析了成像距离与接收器视场角、激光器和接收器间距、目标反射率等主要参数的定量关系．从机理上分析了主要参数影响的原因得到了在实际应用系统中探测距离与激光器光功率成对数关系的量值．

激光扫描实时获取水下图象信息的方法与系统

报道一种实时大视角、全景深获取水下图象的新方法。该方法试图解决在无人摇控潜器(ROV)和自治式潜器 (UUV)走航式获取水下清晰图象时 ,遇到的激光在水下传输过程中后向散射噪声问题 ,建立了一种具有宽视角、全景深性能的水下激光扫描系统。用这种方法和系统在空气中和水中做了大量的实验 ,并讨论了这种方法和系统的应用前景。

电光调QNd：YAG蓝绿激光在水下弹道测量中的应用研究

介绍了适于在海水中传输的激光光源的各重要性能指标的选择依据和论证过程。描述了电光调QNd∶YAG脉冲激光光源的设计原理、基本结构。实验证明该激光光源具有较好的工作性能,获得的测量数据经修正后误差均在0.05m以内,能够满足水下激光弹道测量的要求。

激光的水下传输特性及其在测量中的应用

对激光在水介质中传输的光学特性进行分析，在此基础上，给出用于水下测量的激光测量系统及测量结果，并对激光在未来海洋探测方面的应用作了展望。

距离选通水下激光成像技术研究

水下激光成像在海洋目标的观测和识别方面具有重要的作用,相比传统的声纳的手段,激光成像在图像的直观性、分辨率和可视性方面具有显著的优势,文中介绍了距离选通技术的工作原理,并分析了水下激光成像设备关键器件的选择和国内外发展现状,对促进我国水下激光光电成像技术的发展具有重要的意义。

中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报研究

为了分析中尺度海气浪耦合模式对西北太平洋双台风影响下的海浪预报效果,采用GFS全球预报系统和西北太平洋海洋预报系统预报场驱动区域中尺度海气浪耦合模式,针对西北太平洋一次"双台风"共同影响下的台风浪进行了连续5 d逐日72 h预报,并分析了海浪场预报分布特征,检验了耦合模式的海浪预报性。结果表明,耦合模式能较好地预报出双台风移动路径,以及双台影响下的海浪分布、演变特征。台风浪的最大有效波高与近中心最大风速成正比、中心最低气压成反比的演变规律与模式预报的较为一致,波高的整体预报效果与卫星高度计观测值较为吻合。但台风浪的预报效果受台风强度、所处海域等影响,远海期间海浪的预报效果要优于近海和台风强度明显变化期的。研究结果可为后续耦合模式的台风浪业务化定量预报发展提供有益参考。

水下激光探测与通讯及电子学的应用

我国拥有广阔的海域,海洋开发具有重要意义,随着经济建设的发展,国家必将加强海洋的发展和利用。海洋探测与通讯长期以来沿用超声波或甚低频无线电波,速度慢,抗干扰能力差,传输容量小,保密性差。激光是当代的先进技术之一,激光在水下的应用能够克服上述缺点,从六十年代相干光的激光器出现以后,许多国家对激光在海下的应用进行了积极的探索,然而复杂的海洋环境给激光探测和通讯带来了很大的困难,至今没有重大的突破。本文综述水下激光探测与通讯,并探讨电子学的应用。

激光用于海洋研究的可能与局限

本文从水的传输特性及光学探测的量子限的角度，给出了估计当前实际水平下，激光在海洋现场应用中的局限的一个简单表达式。由此出发评价了当前正在发展中的各种应用研究的前景。

激光多普勒测流系统中光学参数的确定

本文着重讨论了双光束条纹型多普勒测流系统中，光学分束系统参数与散射信号的关系，列出了有关公式。计算了圆形截面的散射颗粒直径与干涉条纹周期呈不同比值时对信号的影响，其结果比以前采用矩型截面进行计算的结果更为合理。结合激光海流计的设计，分析了光学系统中各项参数的选择对测量结果的影响。

水下环境的线结构光扫描和三维重建

针对水下物体的三维探测和目标识别，研究了一种基于线结构光扫描的三维物体探测和三维场景重建方法。该方法使用激光线光源扫描探测区域，用标定板进行定标，建立采样数据的二维像素坐标系与三维世界坐标系的映射关系，通过坐标系变换，将二维线结构光扫描数据转变为三维物体信息。在水槽中进行了实验：采用电荷耦合器件（CCD）相机记录了线结构光扫描的图像数据，利用Matlab软件编程实现了水下场景的三维重建，通过三维重建结果可以较清晰地识别出原目标物体的形状，分析了影响探测精度的原因和改进方法。实验证明了该扫描和三维重建方法应用于水下目标探测的可行性。

机载激光海底地形测绘方法

本文论述了机载激光海底地形测绘的基本原理及主要技术难点，对国外主要机载激光海底地形测绘系统进行了分析比较，并研究了我国应用机载激光海底地形测绘技术的必要性。

水下定向能量沉积修复钛合金电化学腐蚀特性研究

水下定向能量沉积技术能够对水下结构件的表面损伤进行原位修复,在海洋工程领域具有广阔的应用前景。受损钛合金结构件水下修复后表面的耐蚀性对于其服役安全至关重要。本研究团队采用水下定向能量沉积技术对Ti-6Al-4V预制梯形槽进行水下修复,通过对比水下和陆上定向能量沉积结果,阐明了水下修复工艺对组织、硬度和电化学腐蚀特性的影响。结果表明:水冷淬火提高了水下熔池的冷却速率,并降低了沉积过程的热积累,生成了具有较高位错密度和较高硬度的针状马氏体组织;与陆上定向能量沉积试样、基体材料相比,水下定向能量沉积试样具有更好的耐蚀性,水下沉积Ti-6Al-4V的耐蚀性主要受组织晶粒度、合金元素分布以及表面组织状态的影响。本文研究结果能够为钛合金装备水下激光增材修复提供参考和理论基础。