回波信号的一般特征

信号处理

多普勒频移

  • 运动目标回波频率和入射波存在差异,这种差异的大小与入射波频率$f$以及目标与声源之间距离距离变化率$v$有关,满足关系:

$$
\nabla f =\pm\frac{2V}{c}f
$$

  • 原因:在于目标与声源之间存在相对运动。
  • 举例:声呐工作频率10KHz,声源以10节($5.15m/s$)的相对速度趋近目标,回波频移69Hz。

脉冲展宽

  • 目标回波是由整个目标表面上的反射体和散射体产生,整个物体表面都对回波有贡献。
  • 产生原因:由于传播路径不同,目标表面不同部分产生的回波到达接收点时,时间上有先后,加宽了回波信号的脉冲宽度。
  • 如图,平面波以掠射角$\theta$ 入射到长为L的目标上,在收发合置情况下,目标回波脉冲将比入射脉冲展宽:

$$
\frac{2Lcos\theta}{c}
$$

  • 提示:回波脉冲的展宽现象,在窄脉冲入射下,目标为许多散射体组成的复杂目标,回声脉冲展宽明显;若回波主要过程是镜反射,回波脉冲展宽可以忽略。
  • 举例:目标再正横方向,回波展宽为10ms,在首尾上回波展宽为100ms。

包络不规则性

  • 回声包络是不规则的,特别当镜反射不起主要作用时。

  • 产生原因:

目标上各散射体的散射回波干涉迭加引起。另外,在目标回波中,还可能有个别亮点,这是由于目标上某些部位产生镜反射引起的。如指挥台部分。

调制效应

产生原因:

  1. 螺旋桨旋转引起目标的散射截面产生周期性变化,引起回波幅度周期性变化。
  2. 运动船体与尾流产生的两种回波干涉引起的调制效应。

波长、频率与目标

波长与频率成反比:
$$
\lambda = c{\cdot}T=c/f
$$
其中,$c$为声、光等在传输媒介中的传播速度,如一般在水中声速为$c=1480m/s$ ,在空气中,不同光谱的频率又不同。

频率:表示物质在1s内完成周期性变化的次数。如,在一秒钟做了10次周期性变化,即10Hz。

幅值:

相位:一个波在特定时刻在循环中的位置,描述它是否在波峰、波谷和其之间某点的标度。相位描述信号波形变化的度量,以角度作为单位,也称作相角。

脉宽:脉冲所能达到的最大值为脉冲宽度。看完网上的资料,我这里的理解是,一次发射信号的工作周期。参考https://xuexi.zqnf.com/363201.html

另外,还有一个疑惑:

在探测时波长与目标尺寸有啥关系呢?

Reference

黄益旺

本文作者:Anthony

本文链接: https://www.youdef.com/posts/44.html

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