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相位感知的水下平台背景宽带噪声干扰抑制

声学学报 2024年第3期49卷 492-500页

作者：杨洋郭良浩宫在晓刘建军中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对水下航行器等平台存在宽带背景噪声干扰导致目标检测能力下降问题,提出一种适用于多通道水听器阵列的深度学习宽带背景噪声干扰抑制方法。该方法通过含干扰信号的多通道频域特征级联保留了相位信息,使用深度复数神经网络建立了一个... 详细信息

针对水下航行器等平台存在宽带背景噪声干扰导致目标检测能力下降问题,提出一种适用于多通道水听器阵列的深度学习宽带背景噪声干扰抑制方法。该方法通过含干扰信号的多通道频域特征级联保留了相位信息,使用深度复数神经网络建立了一个估计纯净目标信号频谱特征的学习模型实现干扰抑制,再利用常规波束形成方法实现目标检测与跟踪。仿真结果表明,在信干比为-15 dB,-20 dB,-25 dB的双目标信号条件下,所提干扰抑制方法可以有效减少近场干扰影响,提高了常规波束形成的检测能力。湖试结果表明,该方法能够自适应地实现平台宽带背景噪声干扰抑制,有效提升目标检测和跟踪性能。

关键词：干扰抑制水下平台机器学习波束形成

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浅海双深度Warping变换融合无源测距

声学学报 2024年第2期49卷 263-273页

作者：陈孟奇郭良浩刘建军张灵珊中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的Warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度Warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的Warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干... 详细信息

针对浅海环境中利用单深度接收信号自相关函数的Warping变换方法测距时易出现的多值性问题,提出一种双深度Warping变换融合测距方法。该方法将双深度测量场的Warping变换提取结果与具有深度差异的拷贝场本征函数信息融合,判别简正波干涉项模态,提高测距的准确度。此外,针对实际海洋环境中测量场Warping变换特征峰位置难以准确提取的问题,将Warping变换的频率不变性与图像形态学方法结合以增强特征频率结构,提高后续测距的稳健性。海试数据处理结果显示,测距结果与实际距离符合较好,表明所提方法具有实际可行性。

关键词： Warping变换无源测距垂直双阵元浅海波导

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脉动气泡在黏性介质中的声发射

物理学报 2024年第17期73卷 216-224页

作者：申潇卓吴鹏飞林伟军中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

在气泡辐射声问题中一直被使用的气泡声发射公式并未考虑介质的黏性在声波传播过程中产生的影响.本文结合气泡的边界条件,对黏性介质中的声波方程进行求解,给出黏性介质中经过修正的气泡的声发射公式,进行气泡动力学方程求解和有限元仿... 详细信息

在气泡辐射声问题中一直被使用的气泡声发射公式并未考虑介质的黏性在声波传播过程中产生的影响.本文结合气泡的边界条件,对黏性介质中的声波方程进行求解,给出黏性介质中经过修正的气泡的声发射公式,进行气泡动力学方程求解和有限元仿真等数值计算后发现,在考虑介质的黏性时,本文提出的黏性介质中气泡声发射公式所计算出的声压小于经典气泡声发射公式计算出的声压,并且随着介质黏度、超声频率以及传播距离的增加,二者之间的误差逐渐增大.

关键词：气泡声发射黏滞声波方程气泡动力学有限元仿真

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基于多层水平变化浅海海底模型的低频反演方法

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物理学报 2024年第5期73卷 167-177页

作者：康娟彭朝晖何利李晟昊于小涛中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院大学物理学院北京101407

准确获取海底声学参数对声场分析、声纳应用等具有重要意义.反演是获取海底声学参数的重要手段之一.为了避免反演中的多值问题,地声反演往往尽量减少待反演参数,多采用单层或双层水平不变地声模型,反演后的声学参数仅能在有限频段应用,... 详细信息

准确获取海底声学参数对声场分析、声纳应用等具有重要意义.反演是获取海底声学参数的重要手段之一.为了避免反演中的多值问题,地声反演往往尽量减少待反演参数,多采用单层或双层水平不变地声模型,反演后的声学参数仅能在有限频段应用,难以同时应用于较宽频段.本文以实验中浅地层剖面仪测量的海底沉积层分层结构为基础建立地声模型,采用多物理量分步联合手段反演各沉积层声学参数,并通过匹配场定位、后验概率分析、采样等手段对反演结果进行验证.将反演结果与单层等效地声模型反演结果进行对比分析,结果说明,本文建立的多层水平变化海底声学参数更接近真实情况,可以应用在较宽频段范围,解释不同声学现象,且精度更高.

关键词：宽带地声反演多层水平变化海底简正波频散传播损失

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硼中子俘获治疗中子靶设计

核技术 2024年第4期47卷 32-38页

作者：王君岩孔海云李德明中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影... 详细信息

锂靶是^(7)Li(p,n)^(7)Be型硼中子俘获治疗装置中的关键部件。为设计一种可绕中心轴旋转的半轮胎状曲面结构的复合材料Li靶,采用蒙特卡罗工具包TOPAS模拟2.5 MeV、20 mA质子束入射不同径轴比的曲面锂靶对出射中子角分布、能谱和通量的影响,采用ANSYS模拟了该靶的稳态温度分布。模拟结果表明:半轮胎状曲面结构的设计使得出射中子束更加集中,当径轴比为1.5时,出射角为0°~45°的中子数为相同情况平面靶的2.59倍,大于90°的中子数仅为相同情况平面靶的0.29倍。该曲面结构和褶皱水道设计使其散热性能也更优,对于50 kW的入射质子束,锂层稳态最高温度仅100℃,满足其散热要求。该新型曲面中子靶相比于传统平面靶极大地提升了出射中子的前向性和散热性能,在硼中子俘获治疗领域具有良好的应用前景。

关键词：硼中子俘获治疗中子靶蒙特卡罗模拟

基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1157-1166页

作者：高一丁吴敏郝程鹏商志刚中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目... 详细信息

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。

关键词：高速弱目标相参积累分数阶傅里叶变换 Keystone变换

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基于时间反转的路桩超声测量系统设计

应用声学 2024年

作者：刘凌峰王玥周二磊曹政安志武吴文焘中国科学院声学研究所中国科学院大学

为解决高速公路护栏路桩埋深的测量问题，该文开发了一套基于时间反转的路桩超声测量系统。该系统集成了包括高压激励发射模块和宽带高增益接收模块的硬件系统和基于QT的用户软件系统。通过时间反转处理对路桩底端回波信号进行自聚焦，... 详细信息

为解决高速公路护栏路桩埋深的测量问题，该文开发了一套基于时间反转的路桩超声测量系统。该系统集成了包括高压激励发射模块和宽带高增益接收模块的硬件系统和基于QT的用户软件系统。通过时间反转处理对路桩底端回波信号进行自聚焦，提高了路桩底端回波信号信噪比，实现了到达时间的精确测量，从而完成了路桩长度的高精度测量。实验结果表明，该系统能够通过脉冲回波的方式准确测量路桩长度，误差在±4 mm以内，满足实际检测需求，有望在现场应用中发挥重要作用。

关键词：高频超声时间反转路桩测量

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一种声悬浮换能器的辐射头结构参数优化分析

应用声学 2024年

作者：常钦王晓振吴鹏飞林伟军中国科学院声学研究所中国科学院大学

声操控技术可以对高温熔融物进行非接触式的悬浮与检测。通常要求悬浮节点尽量远离换能器，以便留出空间安装各类检测设备。该文针对上述需求，为了解决对换能器距离增加且调节范围受限导致悬浮能力下降的问题，提出了一种仅通过改良变... 详细信息

声操控技术可以对高温熔融物进行非接触式的悬浮与检测。通常要求悬浮节点尽量远离换能器，以便留出空间安装各类检测设备。该文针对上述需求，为了解决对换能器距离增加且调节范围受限导致悬浮能力下降的问题，提出了一种仅通过改良变幅杆几何外形即可提高换能器远距离悬浮性能的优化策略。该文利用有限元方法对不同参数组合的变幅杆进行振动模态仿真，得到了组合中最优的变幅杆几何设计，并通过对数值结果的进一步地分析，解释了参数影响变幅杆优化的机理。

关键词：声操控稳定性变幅杆有限元

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全息光刻技术(特邀)

中国激光 2024年第12期51卷 227-253页

作者：刘宇洋潘东超付迪宇李思坤中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部上海201800 中国科学院大学北京100049

全息光刻是一种先进的掩模对准光刻,是接近式光刻的拓展,为大面积图形制造、集成电路互连封装以及微纳结构制造提供了一种方法。用全息掩模代替接近式光刻中的二值掩模,可以提高分辨率和成像对比度。与主流的投影式光刻相比,全息光刻无... 详细信息

全息光刻是一种先进的掩模对准光刻,是接近式光刻的拓展,为大面积图形制造、集成电路互连封装以及微纳结构制造提供了一种方法。用全息掩模代替接近式光刻中的二值掩模,可以提高分辨率和成像对比度。与主流的投影式光刻相比,全息光刻无需复杂的投影物镜系统,提供了一种低成本、高产率的替代方法。与传统的干涉光刻相比,全息光刻可以制造任意形状掩模图形,自由度更高。极紫外波段的全息光刻进一步将光刻分辨率提升到纳米量级。简要回顾了接近式光刻的理论与技术,介绍了全息光刻掩模设计与制造的基本原理,以及国内外研究进展。

关键词：全息光刻接近式光刻全息掩模分辨率增强技术