基于回波包络模型的声速测量方法研究

发布时间：2023-05-27 04:45

　　海洋计量体系在国家计量体系中发挥着巨大作用,目前声学测量技术在海洋计量研究中占据关键地位,精确获得海水声速是声学测量技术的核心。海水声速受环境影响较大,为了能够对声速测量算法进行针对性研究,本文主要研究了纯水常压下获得声速的算法。本论文采用时差法进行声速测量,在距离已知下,超声波传播时间精确测量是影响声速测量的关键,在此基础上,采用基于超声波回波包络模型的传播时间测量方法。具体工作如下:(1)通过分析超声波接收信号的数学模型,设计了回波包络模型的超声波数字化描述方法:首先,采用改进的小波阈值法对回波信号进行去噪,根据回波信号特点,对小波阈值去噪的基函数选取和阈值选取规则进行研究,并提出了改进阈值处理函数,在此基础上,利用希尔伯特变换原理获取实际超声波回波包络。(2)采用改进的粒子群优化算法求解关于信号包络参数的最小二乘目标函数达到最小值时对应的超声波传播时间。建立超声波回波包络信号粒子模型,构建用于评价粒子的最小二乘目标函数;为避免标准粒子群优化算法所存在的诸如参数设置、“早熟”问题及不稳定性问题,引入惯性权重动态调整策略对其进行改进,改进粒子群优化算法使得粒子的全局搜索能力以及局部搜...

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外海水声速测量研究现状
    1.3 海水声速测量方法对比
    1.4 本论文主要研究内容
第二章 时差法声速测量技术概论
    2.1 时差法声速测量概述
    2.2 常用时差法声速测量技术
        2.2.1 阈值法
        2.2.2 互相关函数法
        2.2.3 模型参数估计方法
    2.3 本章小结
第三章 基于回波包络模型的超声波数字化描述
    3.1 超声波接收信号数学模型
    3.2 超声波信号的数字化描述
    3.3 基于改进的小波阈值法信号去噪处理
        3.3.1 小波阈值去噪
        3.3.2 小波阈值去噪参数的选定
        3.3.3 小波基函数的选取
        3.3.4 小波分解层数的选择
        3.3.5 改进阈值处理函数
        3.3.6 实验结果仿真
    3.4 本章小结
第四章 基于改进粒子群优化算法超声波传播时间关键技术研究
    4.1 粒子描述与目标函数定义
    4.2 标准化粒子群优化算法基本原理
    4.3 标准粒子群优化算法的局限分析
    4.4 基于改进粒子群优化算法回波模型优化
        4.4.1 惯性权重动态调整策略
        4.4.2 改进粒子群算法步骤
    4.5 本章小结
第五章 基于回波包络模型的声速测量实验与分析
    5.1 声速测量系统结构
    5.2 声速测量实验环境及原理
    5.3 声速测量实验及分析
        5.3.1 声速测量结果
        5.3.2 声速测量结果分析
        5.3.3 声速测量性能测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3823916