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一种基于等效声速迭代计算的深度测量误差修正模型

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声学技术 2025年第1期44卷 29-39页

作者：童倩李倩倩罗宇彭东东朱金龙山东科技大学测绘与空间信息学院哈尔滨工程大学水声工程学院

传统的等效声速剖面(equivalent sound speed profile, ESSP)法用一个积分面积相等的常梯度声速剖面代替实测复杂声速剖面，减小了波束归位的计算量。然而ESSP的定位精度会随入射角的增大而迅速降低，大入射角波束的测深精度不再满足相... 详细信息

传统的等效声速剖面(equivalent sound speed profile, ESSP)法用一个积分面积相等的常梯度声速剖面代替实测复杂声速剖面，减小了波束归位的计算量。然而ESSP的定位精度会随入射角的增大而迅速降低，大入射角波束的测深精度不再满足相关测量规范要求。尤其在非平坦的深海海底，边缘波束由于采用单一等效声速剖面导致产生不可忽略的精度损失。研究表明，对于大入射角波束，等效声速剖面法的定位误差与角度之间呈现明显的二次函数关系。因此针对倾斜深海海底，提出了一种基于等效声速迭代计算的误差修正经验模型，通过迭代计算等效声速剖面，同时利用经验模型分别对大入射角波束的垂向距离和侧向距离进行误差修正。仿真结果表明，相比于常梯度声线跟踪算法，文章提出的经验模型法可达到同等精度水平，并且计算效率提高29倍以上。该方法对多波束测深中海量波束脚印归位具有一定的应用价值。

关键词：等效声速剖面法声线跟踪法大入射角深海误差修正多波束测深仪

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多层吸波体的设计、制备及其广角宽频吸收特性

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复合材料学报 2023年第11期40卷 6202-6216页

作者：杨超叶永盛叶喜葱杨鹏高琦鄢堂明吴海华张云峰三峡大学机械与动力学院宜昌443002 三峡大学石墨增材制造技术与装备湖北省工程研究中心宜昌443002 国家机床质量监督检验中心北京101312 通用技术集团机床工程研究院有限公司北京100102

3D打印技术为微波吸收结构提供了多尺度、多材料和多维度制造能力,可以充分发挥材料损耗和结构损耗相结合的优势。本文利用FeSiAl-MoS_(2)-石墨烯(GN)/聚乳酸(PLA)复合线材制备了一种三层周期性十字交叉微波吸收结构,研究了各层材料组... 详细信息

3D打印技术为微波吸收结构提供了多尺度、多材料和多维度制造能力,可以充分发挥材料损耗和结构损耗相结合的优势。本文利用FeSiAl-MoS_(2)-石墨烯(GN)/聚乳酸(PLA)复合线材制备了一种三层周期性十字交叉微波吸收结构,研究了各层材料组合和单元结构几何参数对复杂结构吸波性能的影响。仿真和实验结果表明:当介质层、吸收层和匹配层三层材料的石墨烯含量依次为0wt%、5wt%和4wt%时,吸波体的有效吸收带宽(EAB,反射损耗R_(L)≤-10 dB)为12.7 GHz。同时当横电波(TE极化波)和横磁波(TM极化波)的入射角度分别小于40°和70°时,EAB均大于10 GHz。实验结果与仿真结果基本一致,本文为广角、宽频吸波体的设计和制造提供了理论和应用基础。

关键词：石墨烯 3D打印多层吸波体宽频微波吸收大入射角

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193nm P偏振光大角度减反射膜的实现

中国激光 2013年第9期40卷 152-156页

作者：李春金春水靳京城常艳贺中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

对用于193 nm减反射膜的基底材料和薄膜材料的光学性能进行了解析，同时对沉积技术和主要沉积工艺参数进行了分析与优化选择，并在此基础上进行了193 nm大角度入射减反射膜的设计、制备及检测，实现了入射角为68°~72°范围内单面透射... 详细信息

对用于193 nm减反射膜的基底材料和薄膜材料的光学性能进行了解析，同时对沉积技术和主要沉积工艺参数进行了分析与优化选择，并在此基础上进行了193 nm大角度入射减反射膜的设计、制备及检测，实现了入射角为68°~72°范围内单面透射率大于96%，剩余反射率小于1%。同时计算了线宽压窄模块棱镜在镀膜前后的单程能量损耗，肯定了实现大角度减反射膜的必要性。

关键词：薄膜减反射膜 P偏振态 193 nm激光大入射角

大视场猫眼镜头激光回波功率分布模型及特性分析

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光学学报 2019年第10期39卷 74-83页

作者：段帅军樊桂花张来线刘瑞丰航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

以基于猫眼效应的逆向调制激光通信为应用背景,将猫眼镜头的角失调量转化为线失调量,在柯林斯(Collins)衍射公式的基础上建立了大视场猫眼回波功率分布模型。仿真分析了离焦量、入射角、猫眼口径和焦距对回波功率分布的影响及猫眼回波... 详细信息

以基于猫眼效应的逆向调制激光通信为应用背景,将猫眼镜头的角失调量转化为线失调量,在柯林斯(Collins)衍射公式的基础上建立了大视场猫眼回波功率分布模型。仿真分析了离焦量、入射角、猫眼口径和焦距对回波功率分布的影响及猫眼回波光束的原路返回特性,并进行了实验验证。结果表明:入射角越大,回波光斑的面积越小,衍射越强烈,且相同入射角下,猫眼的口径越大,焦距越小,回波光斑受入射角的影响就越小;同等离焦量下正离焦回波光斑的发散角小于负离焦;猫眼回波的中心偏移量与入射角和离焦量呈线性关系,且存在一个正离焦量值使回波光束能够原路返回。

关键词：光通信自由空间光通信光场分布猫眼光学镜头大入射角

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顾及声线弯曲的浅海多目标水声定位算法

石油地球物理勘探 2019年第1期54卷 9-15,I0001页

作者：刘慧敏王振杰吴绍玉陈英张晖赵爽中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 东方地球物理公司装备服务处测量服务中心河北涿州072751 东方地球物理公司信息技术中心北京100043

本文简要介绍了浅海石油勘探中声学二次定位的原理,分析了大入射角情况下浅海声线弯曲误差对声学定位的影响。针对声速测量不准和大入射角观测的问题,提出了顾及声线弯曲的多目标序贯解算方法;根据多目标观测的原理和声线弯曲结构短期... 详细信息

本文简要介绍了浅海石油勘探中声学二次定位的原理,分析了大入射角情况下浅海声线弯曲误差对声学定位的影响。针对声速测量不准和大入射角观测的问题,提出了顾及声线弯曲的多目标序贯解算方法;根据多目标观测的原理和声线弯曲结构短期内的稳定性,设计了基于序贯最小二乘的参数估计方法;该方法按入射角设置阈值,构建新的声线弯曲模型,并利用模型和参数分段解算声线弯曲误差的改正数。采用仿真实验和南海实测试验对新算法进行验证,结果表明:新方法在声速测量不准且大入射角观测数据占比例较大情况下,可改善观测模型,显著提高定位精度。

关键词：声学二次定位声线弯曲误差大入射角序贯最小二乘

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碎浪在大角度对海面后向散射系数的修正模型

电波科学学报 2014年第3期29卷 437-441页

作者：罗根张民袁晓峰西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071 电磁散射重点实验室北京100854

应用双尺度方法(Two-Scale Method,TSM)计算了海面的后向散射系数(Backscattering Coefficient,BSC).由于实测的海面散射系数在大角度与理论不相符,尤其是水平(Horizontal,HH)极化,中等尺度的碎浪模型被用来对海面散射系数进行修正.通... 详细信息

应用双尺度方法(Two-Scale Method,TSM)计算了海面的后向散射系数(Backscattering Coefficient,BSC).由于实测的海面散射系数在大角度与理论不相符,尤其是水平(Horizontal,HH)极化,中等尺度的碎浪模型被用来对海面散射系数进行修正.通过对不同参数的中等尺度碎浪散射系数进行统计平均,可以得到碎浪的平均散射系数.运用碎浪的覆盖率模型,将碎浪模型与海面的散射系数进行结合,得到了含碎浪的海面散射系数修正模型.结果表明,该模型在大入射角下能对HH极化有明显的修正作用,使其与实验数据更为吻合.对于垂直(Vertical,VV)极化,TSM计算的结果本身就与实验数据吻合得较好,碎浪也没有对其有明显的修正.

关键词：碎浪大入射角散射系数修正

基于电磁超材料的太赫兹多频窄带吸收器的研究

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基于电磁超材料的太赫兹多频窄带吸收器的研究

作者：曹瑞南京邮电大学

学位级别：硕士

随着太赫兹波的深入研究及探索,将各种功能器件从微波/射频波段延展到太赫兹波段的需求也日益增加。电磁超材料是指一种人工设计的周期性阵列结构并呈现出其他材料所不具备的独特电磁性质,对于太赫兹波段的功能器件具有重要意义。相比... 详细信息

随着太赫兹波的深入研究及探索,将各种功能器件从微波/射频波段延展到太赫兹波段的需求也日益增加。电磁超材料是指一种人工设计的周期性阵列结构并呈现出其他材料所不具备的独特电磁性质,对于太赫兹波段的功能器件具有重要意义。相比于传统吸收器而言,超材料吸收器具有结构设计灵活、厚度轻薄、高效吸收等优点。超材料吸收器在压缩感知成像、频率选择性热发射器、探测器以及传感器等方面应用广泛,因此开展对基于超材料的太赫兹吸收器的研究具有重要价值。首先设计了两种双频吸收器,第一种是基于“卍”字形和方形金属环叠加组合结构的双频太赫兹吸收器,这两种谐振结构均能独立的展现出其较强的吸收峰,在水平方向叠加后构成顶部的金属谐振层,结果表明在1.508和2.464THz共振频率的吸收率分别为98.9%和98.8%。该吸收器对入射电磁波的偏振方式并没有限制,对TE或者TM电磁波的入射其吸收性能无明显变化。当入射角60°时两个吸收峰共振频率的吸收率在75%以上。由于“卍”字形是一种较为复杂的谐振结构,在后续加工吸收器样品过程中有一定的困难,则在此结构的基础上将“卍”字形结构进行简化为同外侧结构一致的方形金属环结构。此结构下吸收器两个吸收峰的共振频率处吸收率的均有约为1%的提高,同样具有偏振不敏感特性且在较大入射角度的电磁波下依然拥有两个强的吸收峰。为了进一步扩充吸收峰的个数,根据上述的双方形金属环吸收器,在此基础上继续叠加一个方形金属环结构,以此来满足三个频率吸收的需求。仿真模拟结果表明,在1.212、2.068和3.128THz共振频率的吸收率分别为99.7%、95.8%和99.8%。该吸收器具有偏振不敏感特性,且在0-60°入射角范围的电磁波入射下依然保持稳定吸收。若进一步提高中间吸收峰共振频率的吸收率,仅从增大单元结构的周期出发,对器件尺寸方面也提出更高的要求,故采取以跟方环结构类似的圆环结构来替代。仅改变内侧的圆形金属环结构的尺寸参数,三个吸收峰的共振频率处吸收率分别为99.1%、99.1%和99.7%。这两种结构的吸收器均对太赫兹波的偏振方式不敏感,并且在较大入射角度的电磁波下依然拥有三个较强的吸收峰。本文研究的吸收器对于高灵敏度的探测器具有重大意义及应用价值。

关键词：电磁超材料太赫兹吸收器多频吸收偏振不敏感大入射角

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水下声学定位中声速改正方法研究

水下声学定位中声速改正方法研究

作者：李圣雪中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着国家海洋战略的推进,水下高精度定位需求日益扩大。声波作为唯一能够在海水中远距离传播的信息载体,在水下高精度定位中起着重要的作用。然而声速的误差作为水下定位中主要的误差源,会导致定位精度的下降,因此有必要在水下定位中进... 详细信息

随着国家海洋战略的推进,水下高精度定位需求日益扩大。声波作为唯一能够在海水中远距离传播的信息载体,在水下高精度定位中起着重要的作用。然而声速的误差作为水下定位中主要的误差源,会导致定位精度的下降,因此有必要在水下定位中进行声速改正。此外,当声波入射角较大（定位几何结构不好）时,会导致逐层跟踪迭代计算入射角发散,无法定位;当水深较深时,逐层跟踪定位效率下降。针对上述问题,本文进行了以下几个方面的研究:1.本文对水声定位系统进行了介绍并分析了定位中存在的误差源。2.介绍了几种声速改正的方法,并在此基础上提出了一种组合定位方法,通过算例对多种声速改正方法进行了比较分析。3.针对分层等梯度声线跟踪方法在声线入射角较大时定位失败的原因进行了理论分析,找出了引起定位失败的原因—入射角迭代失败。提出了改进的方法并通过理论和算例对该方法进行了验证,该方法在声波大角度入射的情况下具有很好的定位效果。4.针对分层等梯度声线跟踪方法在水深较深的情况下定位效率下降的问题,本文研究了一种声速剖面自适应分层的方法来提高定位的效率。实验表明,通过声速剖面自适应分层,可以保留声速变化大的声速层,合并声速变化小的声速层,减少声速剖面数据的层数,通过算例验证了该方法可以在保证定位精度的前提下提高定位的效率。

关键词：水下定位声速改正声线跟踪大入射角自适应