摘要：针对水下跨平台协同系统信号检测融合的应用需求,本文提出了一种不依赖于水声传感器信噪比先验信息的水下目标分布式量化检测融合方法,不仅提升了检测融合系统的性能,而且避免了以往检测融合需要知道各传感器信噪比的难题。在奈曼-皮尔逊准则下,推导了量化检测融合的全局最优算法,在量化检测融合系统满足虚警概率要求的条件下,通过联合设计检测融合规则和各传感器判决规则,实现了对多位量化判决结果的最优判决。给出了量化检测融合的次优算法,通过独立设计融合规则与各传感器判决规则,使融合中心判决门限和各传感器判决门限仅仅依赖于与噪声方差密切联系的虚警概率,而不再依赖于信噪比。进行了计算机仿真,结果表明:所提算法性能优于参加融合的各传感器检测性能以及全局最优硬判决融合的性能,量化检测融合次优算法性能接近全局最优量化检测融合的性能。

摘要：水声传感器网络接收到的数据是不连续序列,数据本身具有变化性和不可预测性。数据流突发检测能够及时地定位数据异常。传统的数据流检测技术都是针对单一数据设计突发检测算法,无法适应水下三维异构的检测环境,无法对多个滑动窗口进行检测,很难对不同的三维场景运用对应的数据模型表述,判断数据突发状态准确度不高。提出一种动态小波传感数据流突发判断方法,对小波层次进行监测以及对检测阀值的及时调整,可针对不同三维传感网络中的多个滑动窗口进行检测,大大提高了数据流突发判断的准确率。通过仿真验证,改进方法能够避免三维异构环境对水声传感器的干扰,对突发情况下数据流的检测效率和精度都较高。

摘要：对适用于水下武器导引系统的水声传感器频带展宽问题进行了讨论。采用 Tonpilz型纵向振动压电水声换能器作为传感器阵的基本单元 ,在设计上将压电晶堆激励的纵向振动与辐射面的弯曲振动模态综合考虑 ,改善了换能器的声辐射和接收频率响应特性 ,实现了高空间增益和 Δf≥ 1 0 .0 k

摘要：为了实现水声传感器的低能耗、高灵敏度以及低成本批量制造,设计并制备了一种四螺旋梁集成拾振微球的一体化仿生压电微电子机械系统(MEMS)水声传感器。根据水母耳石触觉结构和水母身体回弹发电原理对该传感器进行仿生结构设计,并通过建模仿真确定其几何尺寸。利用溶胶-凝胶法制备了PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_(3)(PZT)压电薄膜,实现了压电层与Si晶圆片的异质集成,使用MEMS工艺制造了传感器件并完成封装。通过水声校准系统进行接收灵敏度测试,结果表明水声传感器的灵敏度达到-184.63 dB,表现出良好的灵敏度特性。对促进无源水声传感系统的发展和解决深海环境中微弱信号的灵敏识别、探测等技术难题具有重要意义。

摘要：针对声引信中水声传感器灵敏度检测的实际要求,设计一套基于虚拟仪器技术的便携式水声传感器测试系统。水声传感器测试装置采用压电振动法,利用虚拟仪器设计软件Lab VIEW进行数据的采集、处理和系统用户界面的设计;并采用数字锁相放大技术对采集的数据进行微弱信号处理,以获得传感器输出信号。通过对某型水声传感器在10~5 000 Hz间9个频率点的声压灵敏度测试,结果表明:该水声传感器测试系统测试精度高,并且具有操作简单、便于携带的优点,适用于工业现场对水声传感器性能的测试。

摘要：在水声传感器研制过程和实际装机应用之前,需进行大量的试验来测试其性能及可靠性。根据水声传感器的性能测试需求,设计了能够搭载水声传感器进行水下测试的五自由度精密位移试验台,实现传感器在试验水槽内三个直线方向和两个回转角度方向上位置的全覆盖,并提出了一种可以快速检测梯形丝杠螺母传动回程误差的工程测量方法,通过软件补偿的方法来克服回程误差,实现机构运动的准确定位,满足了低成本模式下多自由度精密定位需求。最终,应用激光跟踪仪对试验设备进行了误差检测,保证测试过程中传感器相对位置的准确性。

摘要：由于水下环境极其恶劣且水声传感器输出信号微弱,在传输微弱信号时又常常受到其他信号的干扰而不能直接用于后级采集电路,因此需要对水声传感器的输出信号进行一系列处理。设计一种水声传感器调理电路,主要包括前置放大电路、滤波电路、单端转差分电路。该电路采用了低功耗、极低噪声、超低偏置电流的高速仪表放大器AD8421和低功耗、低噪声、低偏置电流的运算放大器AD8022,其中滤波电路由四阶有源SK高通滤波器与二阶有源MFB低通滤波器级联构成。仿真和测试结果表明,该电路可实现固定增益为20 dB,较宽的通频带100 Hz~500 kHz,截止频率处的衰减小于1 dB,短路等效输入噪声不大于2μVrms。该电路的噪声性能较一般信号调理电路更优异且电路结构更简单,可以灵活运用于微弱信号的采集和处理。

摘要：为满足海洋甚低频压力波动探测方面的需求,设计了一种基于压电元件的甚低频、低噪声的压电水听器。根据设计目标,对压电水听器进行了总体设计,包括压电元件的设计、结构设计以及前置放大电路的设计。利用Multisum仿真分析电路的频率响应特性,实现了传感器的甚低频响应设计;建立了传感器及前置放大器的En-In噪声模型,重点分析了比较电路中各种噪声源的贡献,通过对关键器件选型实现低噪声设计。对设计的甚低频压电水听器的灵敏度、本底噪声和频率响应特性进行了测量,结果表明:该水听器的频率响应范围为0.06 Hz^10 Hz,灵敏度为-166 dB。等效噪声谱级为150 dB@0.1 Hz,对比经典低频海洋环境噪声Holu谱,低于同频段海洋环境噪声谱级,设计的传感器具有一定的应用价值。

摘要：针对非高斯噪声干扰环境中,基于噪声统计信息的分布式传感器检测融合求解困难这一问题,提出一种非高斯噪声中水下目标辐射噪声的分布式检测融合方法。首先,将水声环境中的非高斯噪声建模为Alpha稳定分布模型,而将目标辐射噪声建模为高斯信号。然后,采用高斯函数检测器将非高斯噪声污染的目标辐射噪声转换为高斯噪声中的信号检测模型,得到检测器输出与输入噪声分布的参数关系以及信号分布参数关系。最后,以高斯函数检测器输出抽样样本作为检测统计量,在奈曼-皮尔逊(Neyman-Pearson,N-P)准则下设计分布式传感器检测融合系统的检测门限及检测融合规则,使得各传感器检测结果得到最优融合。计算机仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

摘要：为满足水下微弱声信号的检测需求,并针对现有水听器通带内灵敏度起伏较大的问题,设计了一款新型的集水声数据采集、传输、存储为一体的低噪声、高保真数字水听器。通过对关键器件的选型和电路设计实现了系统的低噪声、高采样精度和高动态范围。采用低功耗的FPGA作为逻辑控制芯片实现了水声信号的采集、传输和存储之间时序控制。基于FPGA并行结构和专用的硬件资源,运用数字均衡算法实现了通带内灵敏度的修正。实验测试表明,在不同的放大倍数下,数字水听器的采样误差均小于1%,在50 kHz测量带宽内,带内噪声小于10μVrms,动态范围为118 dB,综合性能优于现有的数字水听器,经数字均衡算法修正后水听器灵敏度基本维持在-191.5 dB附近,浮动小于±0.8 dB。