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尾流气泡幕对激光的传输特性研究

焦贵金 张建生 闫林波 董敏 姚远

焦贵金, 张建生, 闫林波, 等. 尾流气泡幕对激光的传输特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 1-6 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0093
引用本文: 焦贵金, 张建生, 闫林波, 等. 尾流气泡幕对激光的传输特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(2): 1-6 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0093
JIAO Guijin, ZHANG Jiansheng, YAN Linbo, DONG Ming, YAO Yuan. Study on Laser Transmission Characteristics of Wake Bubble Curtain[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0093
Citation: JIAO Guijin, ZHANG Jiansheng, YAN Linbo, DONG Ming, YAO Yuan. Study on Laser Transmission Characteristics of Wake Bubble Curtain[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0093

尾流气泡幕对激光的传输特性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0093
基金项目: 武器装备预研基金项目(51448030101ZK1801); 西安市未央区科技计划(201843)
详细信息
    作者简介:

    焦贵金(1995-),男,在读硕士,主要研究方向为水下信息光学

Study on Laser Transmission Characteristics of Wake Bubble Curtain

  • 摘要: 舰船在航行过程中会产生尾流区域, 激光穿过气泡尾流区域时会发生散射现象, 通过对散射光的探测和分析, 能达到对舰船的探测与识别的目的。文中探究尾流气泡幕对激光传输特性的影响, 基于光纤光谱仪探测尾流气泡幕的光强变化。实验模拟了不同压强下的尾流气泡幕在距离水面5 cm以及距离水面15 cm和20 cm气泡幕的厚度分别为10 cm和15 cm时的尾流气泡幕光强变化, 同时也探究了前向散射和后向散射的光强随压强的变化情况。实验结果表明, 随着压强的增大, 光强变化逐渐降低, 气泡浓度与气泡半径也随之增大; 气泡浓度越大, 光强变化越小; 随着压强的增大, 前向散射光强逐渐呈线性降低, 而后向散射光强则会随之增大。

     

  • 图  1  海水水分子吸收光谱曲线图

    Figure  1.  Absorption spectra of water molecules in seawater

    图  2  蒸馏水在可见光谱区域中的体积散射系数和衰减长度

    Figure  2.  Volume scattering coefficient and attenuation length of distilled water in the visible spectral region

    图  3  尾流气泡幕激光测量装置

    Figure  3.  Laser measuring wake bubble curtain device

    图  4  不同压强下产生的尾流气泡幕

    Figure  4.  Wake bubble curtain generated at 2 MPa

    图  5  气泵未开启与开启瞬间光强变化曲线

    Figure  5.  Change of light intensity between open pump and open pump

    图  6  不同压强下气泡幕光强变化曲线

    Figure  6.  Changes of bubble curtain light intensity under different pressures

    图  7  水深15 cm处不同压强下气泡幕光强变化曲线

    Figure  7.  Changes in light intensity of bubble curtains under different pressure at a depth of 15 cm from the water surface

    图  8  水深20 cm处不同压强下气泡幕光强变化曲线

    Figure  8.  Changes in light intensity of bubble curtains under different pressure at a depth of 20 cm from the water surface

    图  9  前向散射光强峰值变化

    Figure  9.  Change of peak intensity of forward scattered light

    图  10  不同压强下后向散射光强变化

    Figure  10.  Changes of backscattered light intensity under different pressures

    图  11  后向散射光强分峰值变化

    Figure  11.  Variation of fractional peak value of backscattered light intensity

    表  1  实验仪器型号及参数

    Table  1.   Introduction of experimental instruments

    仪器型号/参数
    微型光谱仪Flame-S-UV-UIS-ES
    OceanviewV. 1.6.7
    光纤探头QP600-2-UV-UIS 长2 m
    He-Ne 激光器波长632.8 nm
    微孔陶瓷管外径68 mm、内径 30 mm、
    长750 mm、膜孔径10 μm
    高压气泵550W-8L
    玻璃水池高80 cm、宽80 cm、长160 cm、厚12 mm
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-25
  • 修回日期:  2023-09-15
  • 录用日期:  2023-10-13
  • 网络出版日期:  2024-03-06

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