很好玩，不是超聲，是水聲：

水聲瞬態(tài)信號介紹   作者：吳珊珊  

探測水聲目標的設備主要分為兩種。一種是主動聲吶，一種是被動聲吶。主動聲吶是通過發(fā)射某種波形的聲脈沖并接收由目標反射的回波來探測目標的。主動聲吶很明顯的缺點是可能會暴露自己，尤其是對水下航行器，主動探測不是一個好的方法。被動聲吶的目標聲源主要是水下物體輻射的噪聲。目標噪聲大致分為三大類。第一類是機械噪聲，第二類是螺旋槳噪聲，第三類是水動力噪聲。

現(xiàn)代各項技術(shù)的應用，降低了目標輻射噪聲，因此我們尋求目標其它的有效特征，改進探測目標的方法。目標除了輻射穩(wěn)定的信號，還會發(fā)出瞬態(tài)信號。例如：水下航行器在深度改變時殼體發(fā)出的聲音、目標發(fā)射聲、水下爆炸聲等等。

瞬態(tài)信號多被當作穩(wěn)定信號的干擾，沒有引起研究者的重視。然而，瞬態(tài)信號一般很難被抑制，可以在遠距離被探測到，在對日趨安靜的目標的探測和識別中，瞬態(tài)信號可以提供一些重要信息。

產(chǎn)生瞬態(tài)信號的平臺有很多種，主要有水下航行器、水面艦船、發(fā)射目標、民用船只、生物和環(huán)境等等。

幾種水聲瞬態(tài)信號介紹

此類瞬態(tài)噪聲包括兩種形式，一是目標在水下被某種專用發(fā)射裝置發(fā)射至水中產(chǎn)生的瞬態(tài)聲（以下簡稱“類型一”），二是目標從空中投入水中所產(chǎn)生的瞬態(tài)擊水聲（以下簡稱“類型二”）。

類型一信號的特征如下：目標被壓縮空氣送出發(fā)射裝置，所以首先會有大量氣泡破裂產(chǎn)生的氣泡脈動聲，它的包絡形狀是先迅速變大，后逐漸消失的過程。經(jīng)過一段時間，會出現(xiàn)目標啟動航行，即目標開始航行、聲強由小到大的過程。

最后是穩(wěn)定的目標航行聲。實際信號波形如圖1。

類型二信號的特征如下：首先產(chǎn)生目標擊水的聲音，這是目標撞擊水面的瞬間產(chǎn)生的，持續(xù)時間非常短，隨后是氣泡脈動聲，它是由目標潛入水中形成的入水空泡破裂的聲音。經(jīng)過一段時間，出現(xiàn)與類型一同樣的啟動聲和穩(wěn)定的航行聲音。實際信號波形如圖1。

類型一信號波形

類型二信號波形

水聲瞬態(tài)的種類有很多。除了提到的類型一、類型二信號，還有船體的撞擊聲，海洋生物發(fā)出的聲音，船只前進狀態(tài)的改變帶來輻射噪聲的變化等。瞬態(tài)信號表示一種突發(fā)的狀態(tài)，它可以是任何物體發(fā)出的，產(chǎn)生的原理也是復雜多樣的。

以撞擊聲為例，它是水下/水面目標受到外力碰撞時的振動引起的聲波。這也是一類常見的水聲瞬態(tài)信號。下圖為某船體撞擊聲的時域波形。可以看出，撞擊聲上升沿的上升速度非常快，另外撞擊聲的出現(xiàn)往往以航行體的航行噪聲為背景。而且，這類信號的出現(xiàn)是孤立的，它本身是一個偶然事件，并沒有伴隨信號，后續(xù)的信號也不會提供更多的信息量。

船體撞擊聲

通過對目標信號的描述，我們知道類型一、類型二目標的能量變化有階段性，都是在出現(xiàn)瞬態(tài)信號后，在一段時間后會出現(xiàn)緩慢變大，漸趨穩(wěn)定的信號。如圖4-74所示，目標的這兩個階段關(guān)聯(lián)性強，如果在掃描波束中記錄到如圖所示的能量變化趨勢，將會對信號的識別提供重要的判據(jù)。

目標發(fā)射過程示意圖

來源

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