一种新的激光探潜方法
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使用激光扫描仪进行地下管道探测的方法与技巧潜伏在城市地下的各种管道网络,如电力、自来水、天然气、通信等,为城市的正常运转提供了重要的支撑。
然而,在地下施工和维护过程中,对于管道位置的准确探测显得尤为关键。
传统的地下管道勘测方法如地面探测和挖掘暴露技术存在诸多不便和风险,而使用激光扫描仪进行地下管道探测则成为了一种高效、准确且安全的方法。
本文将探讨使用激光扫描仪进行地下管道探测的方法与技巧。
一、激光扫描仪的工作原理激光扫描仪利用激光束发射出去,并通过接收器接收反射回来的激光束,通过计算光束的时间来确定目标的距离。
具体而言,激光扫描仪通过发射脉冲激光束,测量激光束从发射到接收经过的时间,然后通过计算得到目标物体的距离。
同时,激光扫描仪还可以利用测量激光的相位差来获取目标物体的位置坐标,从而实现对地下管道的准确定位。
二、精确标定激光扫描仪在使用激光扫描仪进行地下管道探测前,需要对扫描仪进行精确的标定工作。
首先,需要根据实际情况调整激光扫描仪的扫描角度和扫描范围,确保扫描范围能够覆盖整个地下管道区域。
其次,需要校准激光扫描仪的测量误差,通过与已知距离进行校正,提高测量的准确性。
最后,需要确保扫描仪的稳定性,防止因为震动等因素导致数据的偏差。
三、合理规划扫描路线在进行地下管道探测时,针对不同的地区和任务目标,需要合理规划扫描路线,以提高探测效率和精度。
一般而言,扫描路线应遵循从外向内逐层逼近的原则,即从较远的区域开始扫描,逐渐接近目标区域。
此外,在规划扫描路线时,还需要注意避开可能存在的干扰源,如高压电缆、大型构筑物等,以免影响探测结果。
四、使用辅助工具提高准确性在使用激光扫描仪进行地下管道探测时,可以借助一些辅助工具来提高测量的准确性。
例如,可以使用全站仪来辅助测量地面控制点的坐标,以提供地下管道位置的绝对坐标。
同时,可以结合GPS技术,将地下管道的相对坐标与地面的绝对坐标进行联合计算,从而更准确地确定管道的位置。
无法阻挡激光窃听的方法是要阻挡激光窃听,我们需要采取一系列综合措施来保护我们的隐私和确保信息安全。
以下是一些方法:1. 使用电磁屏蔽材料:激光窃听借助于反射激光来获取声音信息,因此我们可以使用电磁屏蔽材料来阻挡激光的反射。
例如,安装金属网或特殊涂料的窗帘,能够有效减少激光的反射,从而阻挡激光窃听。
2. 建立安全通信通道:不使用无线网络进行敏感信息传输,而是使用有线网络传输数据,可以防止激光窃听攻击。
传统的有线网络相对来说更难被攻击者入侵,因为他们需要物理接近和连接设备。
3. 使用保密通信技术:采用加密技术可以防止激光窃听攻击。
通过使用加密通信软件、VPN(虚拟私人网络)或者使用加密硬件设备,可以确保消息在传输过程中得到保护。
4. 定期检查和排查漏洞:对办公室、家庭或任何其他可能受到激光窃听攻击的地方进行定期检查,确保没有任何漏洞存在。
这包括监控和分析潜在攻击的痕迹,检查设备是否存在异常行为或未授权的激光光线。
5. 强化物理安全措施:加强物理安全措施可以减少激光窃听的可能性。
使用实体门禁系统、安装摄像头和安保人员,以及对机密区域实施身份验证和访问控制等措施,能够防止攻击者进入并窃取信息。
6. 防激光窃听设备:使用专业的激光探测器,可以检测和发现潜在的激光窃听设备。
这些设备可以探测激光的存在并发出警报,帮助我们发现和关闭可能的窃听设备。
7. 提高员工意识:增加员工对激光窃听的认知和意识,并对相关人员提供培训,教育他们如何识别和防范激光窃听攻击。
这种员工的意识和教育可以提高整体安全意识,并减少激光窃听的可能性。
总之,要充分保护我们的隐私和信息安全,需要综合使用上述措施以阻挡激光窃听。
实现对激光窃听的有效阻止需要一系列的硬件和软件技术、物理安全措施以及培训和意识教育,并且需要定期检查和更新防护措施,以确保信息的保密性和机密性。
太赫兹技术探测潜艇原理潜艇作为一种具有隐蔽性强的水下作战平台,一直以来都是海军力量的重要组成部分。
为了保证海上安全和国家利益,各国海军需要掌握潜艇的位置和行动情况。
然而,由于潜艇在水下行动,传统的探测手段如声纳、磁力计等存在一定的局限性,因此研究人员开始探索新的技术手段,其中以太赫兹技术成为了一种备受关注的潜艇探测技术。
以太赫兹技术是指在太赫兹频段(1THz=10^12Hz)范围内进行信号传输和探测的一种技术。
太赫兹波在电磁频谱中处于微波和红外之间,具有较高的穿透力和较高的空间分辨率,因此被广泛用于材料检测、安检、通信等领域。
在潜艇探测方面,太赫兹技术通过探测潜艇所产生的电磁辐射信号,实现对潜艇的定位和追踪。
太赫兹技术探测潜艇的原理主要包括两个方面:太赫兹波的发射和接收以及信号处理与分析。
太赫兹波的发射是实现潜艇探测的第一步。
太赫兹波的发射源可以是太赫兹激光器或太赫兹天线。
太赫兹激光器是一种能够产生太赫兹波的光源,利用半导体材料的光电效应或激光光纤的非线性光学效应来产生太赫兹辐射。
太赫兹天线则是一种能够发射和接收太赫兹波的装置,它可以将电磁信号转换成太赫兹波,并将太赫兹波转换成电信号。
通过太赫兹波的发射,可以实现对潜艇的初步探测。
太赫兹波的接收是实现潜艇探测的关键一步。
太赫兹波的接收主要通过太赫兹天线完成,它能够接收到潜艇所产生的太赫兹辐射信号。
这些信号可以是潜艇的电磁辐射、微弱的热辐射以及可能的反射波等。
太赫兹天线将接收到的太赫兹波转换成电信号,并通过信号放大和滤波等处理,提取出与潜艇相关的信息。
信号处理与分析是太赫兹技术探测潜艇的重要环节。
接收到的太赫兹信号经过放大、滤波和调制等处理后,进一步提取出潜艇的特征信息。
这些信息可以包括潜艇的位置、速度、方向等。
通过对这些信息的分析和比对,可以实现对潜艇的定位和追踪,进而掌握潜艇的行动情况。
总结起来,以太赫兹技术探测潜艇主要通过太赫兹波的发射和接收以及信号处理与分析来实现。
考古学的进展新技术的应用考古学作为一门历史学科,致力于通过对过去文化遗存的研究,揭示人类历史的真相和过去社会的面貌。
随着科技的不断进步,新技术的应用对于考古学的发展起到了重要的推动作用。
本文将介绍几种现代考古学中应用广泛的新技术,并探讨它们在考古学研究中的意义。
一、激光扫描技术激光扫描技术是近年来快速发展的新技术之一,它利用激光束的物理特性对考古遗址和文物进行非接触式三维扫描和测量。
这项技术可以精确测量物体的形状、大小和位置,生成真实的三维模型。
激光扫描技术在考古学中的应用广泛,可以帮助考古学家更加细致、准确地记录遗址和文物的情况,为后续的研究提供重要的参考依据。
此外,在大规模的考古遗址勘探中,激光扫描技术还可以提高效率和准确性,减少对遗址的破坏。
二、地质雷达技术地质雷达技术通过扫描地下来获取地质和物理信息,是一种广泛应用于考古学领域的非破坏性探测手段。
考古学家可以借助地质雷达技术探测地下的古代建筑、墓葬和其他遗存。
该技术可以快速获取地下目标的位置、形状和尺寸,并提供一幅详细的地下图像。
地质雷达技术的应用可以帮助考古学家预测遗址的范围和布局,提高勘探效率,同时减少破坏性试掘的风险。
三、DNA分析技术DNA分析技术是一项能够从遗传物质中获取信息的先进技术。
在考古学中,DNA分析技术主要应用于人类遗骨和古代生物的研究。
通过提取遗骨中的DNA,并进行序列测定和比对,科学家可以确定个体的性别、亲属关系和遗传特征。
此外,DNA分析还可以揭示古代人类的迁移和演化历史,填补史前时期的人类活动空白。
DNA分析技术的应用极大地推动了考古学对于人类起源和人类活动方式的认识。
四、遥感技术遥感技术是通过获取卫星、飞机等载体传感器获取地面信息的方法,它可以观察和测量地表的性质、地貌特征、植被分布以及潜在的考古遗址。
遥感技术的应用范围广泛,可以帮助考古学家快速掌握大范围遗址的位置和分布情况,为后续勘探工作提供指导。
此外,遥感技术还可以在不同时间段进行对比观察,揭示考古遗址的演变和变化过程,提供重要的历史环境背景。
激光雷达在地下矿井安全中的应用地下矿井是人类开采宝贵矿产资源的重要场所,然而由于地下环境的特殊性以及作业难度的增加,矿井安全一直是一个非常重要的问题。
近年来,随着激光雷达技术的发展,它在地下矿井安全中的应用也越来越广泛。
激光雷达是一种通过发射激光束并接收反射回来的光来测量距离、形状和表面特征的技术。
它可以通过扫描激光束来获取目标物体的三维空间信息。
在地下矿井中,激光雷达可以应用于许多方面,包括巷道测量、地质勘探、煤层探测等。
首先,激光雷达可以用于地下巷道的测量和监测。
在矿井开采过程中,巷道的稳定性是一个重要的问题。
使用激光雷达可以实时准确地测量巷道的形状和变化情况,识别出巷道中的裂缝、位移等问题,提前预警并采取相应的措施,以保证矿井的安全性。
其次,激光雷达还可以应用于地质勘探。
在矿井的开采过程中,地质信息的获取对于确定矿藏的规模、品位以及矿体的分布等至关重要。
传统的地质勘探方法通常需要耗费大量的时间和人力,而激光雷达可以快速高效地获取地质数据。
通过激光雷达扫描地质岩层,可以快速准确地获取地质信息,为矿井开采提供可靠的依据。
此外,激光雷达还可以用于煤层探测。
煤层探测是矿井开采过程中必不可少的一项工作,它可以帮助确定煤层的存在、厚度和走向,为后续的开采工作提供参考。
传统的煤层探测方法通常需要进行钻孔和采样等复杂的工作,而激光雷达可以通过测量反射回来的光信号来确定煤层的位置和形态,无需进行繁琐的操作。
然而,虽然激光雷达在地下矿井中的应用带来了许多便利,但也面临一些挑战。
首先是激光雷达的使用成本较高。
由于激光雷达的技术相对较新,设备的价格较高,这对于一些资源有限的矿井来说可能有一定的经济压力。
其次是激光雷达在恶劣环境中的可靠性问题。
地下矿井的环境复杂且充满灰尘、湿度等污染物,这对激光雷达的性能提出了一定的要求。
综上所述,激光雷达在地下矿井安全中的应用具有重要的意义。
它可以用于巷道测量、地质勘探和煤层探测等方面,为矿井开采提供可靠的支持。
水导激光技术引言水导激光技术是一种新兴的激光技术,通过在水中传输激光,可以在水下进行各种应用。
本文将对水导激光技术的原理、应用以及未来发展进行全面探讨。
原理水导激光技术主要依赖于激光在水中的传输特性。
相比于空气中的传输,水中激光传输存在着吸收、散射以及色散等问题。
这些问题限制了水下激光传输的距离和清晰度。
为了解决这些问题,研究人员提出了一系列的改进方法。
其中包括使用特殊的激光波长、优化激光束的聚焦以及应用波导等技术手段。
通过这些改进,水导激光技术可以在水下实现高效的传输和控制。
应用水下通信水导激光技术在水下通信方面具有巨大潜力。
传统的水下通信方式受限于声波传输的带宽和延迟,而激光通信可以提供更高的数据传输速率和更低的延迟。
此外,水导激光技术还可以用于水下无线传感器网络的建立,实现对水下环境的实时监测和数据传输。
水下成像水导激光技术在水下成像方面具有独特优势。
通过优化激光束的聚焦和采用适当的激光波长,可以实现在水下获得高清晰度和高对比度的图像。
这对于水下勘探、海洋生物研究以及水下工程等领域具有重要意义。
水下激光加工水导激光技术还可以应用于水下激光加工。
通过将激光聚焦在水下工件上,可以实现对水下材料的切割、打孔、焊接等加工操作。
这对于海底油气开采、水下管道维护等领域具有广阔的应用前景。
水下激光测量水导激光技术在水下测量方面也具有广泛的应用。
通过利用激光测距原理,可以实现对水下物体的距离、形状和运动等参数的高精度测量。
这对于海底地形测量、水下导航以及海洋生态研究等领域都具有重要意义。
发展前景水导激光技术作为一种新兴的激光技术,具有广阔的发展前景。
随着激光技术和光学材料的不断进步,水导激光技术的传输距离和清晰度将会有进一步的提高。
此外,水导激光技术与其他技术的融合也将带来更多的应用创新,推动相关产业的发展。
然而,水导激光技术在实际应用中还面临一些挑战。
例如,水下环境的复杂性、水中散射和吸收的影响以及激光与水下材料的相互作用等问题仍需进一步解决。
激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用方案激光雷达是一种经过高度技术改进的激光测距仪,广泛应用于陆地环境中的距离测量和地形地貌的捕捉。
然而,人们对于激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用方案却知之甚少。
首先,激光雷达在水下探测方面具有巨大的潜力。
传统的水下探测方法如声纳和侧扫声呐依赖于声波在水中传播的特性。
然而,声波的传播受到海洋环境的诸多因素的影响,如水温、盐度和海洋生物等。
这些因素会导致声波在传播过程中的变形和衰减,限制了水下探测的准确性和可靠性。
而激光雷达则能够以光的速度进行探测,无受海洋环境影响,从而提供更准确、更可靠的水下测量结果。
其次,激光雷达在海洋科学研究中也有广泛的应用前景。
海洋是地球上最大的生态系统之一,了解海洋的形态、深度和生物分布对于研究海洋生态系统的结构和功能至关重要。
激光雷达可以通过测量水下地形、海底地貌和物理参数,揭示海洋中隐藏的地貌特征和过去的地质事件。
同时,激光雷达还可以精确测量海洋中的生物体积,如浮游生物的密度和体积分布。
这些数据为研究者提供了关于海洋生态系统的宝贵信息,有助于科学家们更好地理解和保护海洋环境。
此外,激光雷达还可以应用于海洋工程和水下文化遗产的保护。
随着离岸能源和沿海工程领域的不断发展,对于水下结构和地理特征的准确探测和监测需求日益增长。
激光雷达可以提供高分辨率和精确的水下地形数据,为海洋工程和维护提供支持。
同时,激光雷达还可以用于水下文化遗产的保护和考古研究。
通过对水下遗址的扫描和三维重建,可以帮助研究者更好地了解古代文明和历史遗留下来的物质文化。
然而,激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用也面临一些挑战。
首先,激光雷达在水下的传播距离相对有限,受到水的吸收和散射的影响。
其次,水下环境中的浑浊度和悬浮物会降低激光雷达的测量精度。
此外,激光雷达在海洋环境中的长期使用也需要考虑电池寿命和维护等问题。
综上所述,激光雷达在水下探测和海洋科学中具有重要的应用价值。
00蓝绿激光通信简介1 简介蓝绿光通信是激光通信的一种,采用光波波长为450-570毫微米的蓝绿光束,介于蓝光和绿光之间。
由于海水对蓝绿波段的可见光吸收损耗极小,因此蓝绿光通过海水时,不仅穿透能力强,而且方向性极好,是在深海中传输信息的通信重要方式之一,另外还应用于探雷、测深等领域。
2 工作原理通信时,发射端先将信息内容按一定规律进行编码,交换成一系列不连续的电脉冲信号,尔后用此电信号来调制光载波,使光器发射的光频强度随信息的变化而变化。
潜艇上的光接收机接收到这一光束后,随即使用透镜系统对它进行滤色、聚焦;然后送到光电检测器还原成电信号;再经过低噪音放大、脉冲整形等一系列手续,恢复成原来的编码脉冲信号;最后,送入专门的解码设备,便可得知所发信息内容。
3 特点一、穿透能力强。
二、耗能极少。
三、双工通信四、高数据传输率五、优良的保密性六、抗干扰性4 应用1.对潜通信蓝绿光的工作波段是海洋中光传播的窗口, 采用蓝绿光通信, 就可能与全球海洋中活动的潜艇建立起通信通道。
这样, 通信时, 潜艇完全可以不用浮出水面而在巡航深度或更深的海水中用自身壳体上的接收器抄收报文, 丝毫不影响潜艇的活动, 也不会暴露目标。
2.探潜/ 探水雷随着潜艇的发展、“寂静”潜艇的出现、消磁技术及无磁性艇壳材料的采用、各种声对抗武器的装备, 使潜艇的隐蔽性与机动能力进一步增强,另外水雷战和反水雷战也愈发重要起来。
新的水下目标探测手段是利用蓝绿光进行水下目标探测。
3.测深复杂的声波回声测深技术发展迅速, 但此测量方法不仅不能探测凸起于海床上的礁石或岩石, 而且测量精度、测量点密度难以达到目前国际水文测绘的精度要求标准, 满足不了进行符合水文测绘标准的大范围海床水文地理测绘的要求。
因此, 人们对测量速度更快、精度更高的水文测绘技术的需求, 直接推动了蓝绿光测深技术的发展。
实际上, 以飞机为平台的机载蓝绿光测深系统不仅单用于测深, 绘制海底地貌图, 还可应用于新的海洋学研究, 如: 内波探测、海洋生物变化、污染监视, 也可用于海军陆战队对作战岛礁周围海域地理环境态势测绘。
文章编号:1009-3486(2002)06-0077-03一种新的激光探潜方法马治国,王江安(海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033)摘 要:提出了一种不同于现有激光探潜原理的新方法,该方法利用潜艇尾流中气泡的光散射特性来探测和跟踪潜艇.对该方法的原理进行了简单的介绍,还对所涉及到的几个关键问题进行了初步的探讨和研究.关键词:激光;尾流;气泡;散射中图分类号:TN249 文献标识码:A随着潜艇航速的增加、/寂静0潜艇的出现以及消磁技术、各种声对抗技术、无磁性艇壳材料的采用,使得潜艇的隐蔽性与机动性进一步增强,潜艇在现代海战中起着越来越大的作用.因此,各国海军对反潜战极为关注,并且竭尽全力研究反潜战的战略、战术,开发各种探测设备和反潜武器.为对付潜艇的日益严重的威胁,各国海军更加重视研究新的水下目标探测手段.传统的潜艇探测手段是采用声纳探测和磁异常探测.在探测与反探测的竞争中,各种先进的消声技术、消磁技术大量应用以减小潜艇的噪音和磁效应,声纳探潜、磁异常探测的能力已被大大削弱,因而各潜艇大国正在加速发展非声纳、非磁效应探测技术,如激光探测、红外热像仪探测、气体分析仪探测以及生物发光探测等[1].但就目前来说,这些探测技术还不能达到实战的要求,均存在着这样或那样的缺陷.因此,研究新的探潜方法,使各种探潜手段优势互补,增强战术重组能力以适应未来高科技海战的需要.本文尝试通过潜艇尾流气泡的光散射特性来探测和跟踪潜艇,并对关键技术进行了初步的探讨.1 原理及可行性目前,用激光探测潜艇主要是根据有没有反射信号及其信号特征来推断所探测到的是否为潜艇.就激光探潜来说,目前还没有探测深度达到300m 的实验系统,已达到的探测深度是70m,与实用要求相差悬殊.而且,由于这种探测方法所探测的是潜艇的反射信号,其探测范围很有限,必须在潜艇的周围才有效,因而效率不高.潜艇尾流是潜艇运动时螺旋桨产生的一长条含大量气泡的湍流区域,它主要由螺旋桨空化引起的.在潜望镜深度航行的潜艇尾流约在90m 左右远处上浮到水面.气泡发生在潜艇的尾流中,而且尾流中的气泡十分微小(其直径在L m 量级),上升速度较慢,故能在海水中保留很长时间,其光学效应(主要是散射效应)将维持更长时间,大约为数小时.由于气泡的存在,水的光学特性与无气泡时会有显著的区别.潜艇尾流中气泡的大小接近于蓝绿激光的波长,其米氏(Mie)散射效应十分明显.这就为我们利用尾流中气泡的光学特性作为探测潜艇的信号提供了可能.实际上,通过理论计算和对有关实验结果的分析,我们认为采用光学方法研究潜艇尾流气泡并且依此对潜艇进行跟踪是完全可行的[2].第14卷 第6期 2002年12月 海军工程大学学报 JOURNAL OF NAVAL UNIVERSITY OF E NGINEERING Vol.14 No.6 Dec.2002*收稿日期:2002-04-08;修订日期:2002-06-12作者简介:马治国(1978-),男,硕士生.2 关键问题及技术的初步探讨2.1 潜艇尾流及尾流气泡特性2.1.1 潜艇尾流特性潜艇尾流的产生以及在水中的散射是一个比较复杂的过程,由于紊流动能的掺混作用和尾流势能的回复作用,它包括锥形增长期和崩溃期两个阶段,其整个过程服从流体力学、动力学和运动学等方面的规律.在稳定层化海洋中,潜艇尾流以圆锥形增长;而在非层化海洋中,初期尾流也以圆锥形增长,但在浮力作用下,尾流垂向增长崩溃,然后以又薄又宽的近于矩形截面增长,最后垂向尺度趋于常值[3].对尾流增长和崩溃影响最重要的参数是Froude 数F 、尾流产生的时间t 与Brun-t Vaisala 周期T 的比值t/T.Brun-t Vaisala 周期T 是流体微团绕其原来的平衡位置的振荡周期,其定义为:T =2P /|g Q 5Q 5z|1/2(1)式中:5Q 5z为海水的密度梯度;Q 为海水的密度;g 为重力加速度. 潜艇尾流的崩溃时间t c 与层化海洋的Brun-t Vaisala 周期T 密切相关,实验结果表明,t c 与T 有如下的关系:t c /T U 1/3(2) 这是一种近似估算,因为尾流的崩溃过程是一个渐进过程,要经历相当长的一段时间.另外,在崩溃期,尾流的垂向尺度对周围海水的密度梯度很敏感,正比于Brun-t Vaisala 周期T ,但尾流垂向的渐进高度只与T 1/4成正比.2.1.2 潜艇尾流气泡特性要通过潜艇尾流气泡的光散射特性来探测和跟踪潜艇,就必需对尾流中气泡的特性进行深入的研究,首先要解决以下几个问题:(1)气泡的分类 除了研究对象之外,在所研究的介质中可能有各种各样的气泡,这就要求对气泡给予分类、鉴别,指出各种气泡的特征,并且以此特征为依据对船舶通过前的初始气泡密度和海洋的其它特征作出分析;(2)气泡的运动规律 根据研究过程中气泡的动力学特征,综合温度、压强、日照等各方面的因素,对气泡的运动规律作出正确的结论;(3)气泡的衰减规律 气泡在运动过程中必然伴随着衰减,这包括气泡在运动过程中的形变、分裂、结合、熄灭以及位移.每个气泡的运动和衰减情况由于各自不同的特征而会大不相同,但对于大量气泡而言,在特定的大气压、风速、光照、温度等条件下,必然具有共同的规律性,且必然是有一定宏观特征的函数.2.2 尾流气泡光散射特性由于气泡的存在,海水的光学特性与无气泡时会有显著的区别.当气泡的大小与所使用的光的波长可以比拟时,散射的影响是非常显著的.我们所研究的对象)))潜艇尾流气泡的直径大小接近于蓝绿激光的波长,其散射过程可以用米氏(Mie )理论进行分析和研究.光在海水中传播时,会遇到许多气泡而不断被散射,所以非散射部分的直射光将变得越来越少.海水中传输的光被气泡散射而偏离光轴,经过多次散射后,部分光子又能重新进入光轴,这一部分光就被称为多次散射光[4].从理论上讲,入射到海水中每个体积元的光能都会按照体积散射函数向各个方向散射,海水中每个体积元都会接收到其它任意体积元散射的光.由于海水具有的尖锐前向散射区域,大部分光还是沿着光的传输方向.但随着光的传输距离增加,光的直射部分将逐渐减少.当传输路程足够长时,在传输方向没#78#海 军 工 程 大 学 学 报 第14卷有遇到散射而到达的光会迅速减少,多次散射光将逐渐占据主导地位.虽然散射光是发散的,但在靠近光束中心处的光仍然较强,这说明多次散射仍保留着较强的前向散射特性.这部分光对于激光在海水中的能量传输十分重要,多次散射光增加了到达气泡的光能量,从而增加了返回的光信号强度.但另一方面,由于多次散射光的传输路线要比几何路线长,这样就会造成脉冲激光的时间展宽,即多通道效应,从而导致信号接收和处理难度的增加.2.3 海水表面反射光的抑制由于海水表面的反射,其回波信号的噪声较大,严重干扰了信号的接收和处理.如何有效地克服海水表面的反射光是激光探测尾流气泡所需解决的关键问题之一.克服海水表面的反射影响可以考虑采用距离选通技术[5].激光器发射很强的短脉冲,脉冲激光通过大气和海水传输到尾流气泡上,对气泡进行照射,由气泡散射的激光返回到接收机.当激光脉冲处于往返途中时间内,激光探测系统的接收器选通门关闭,这样就挡住了来自海水平面的反射光.当散射光到达接收机一瞬间,选通门开启,让来自目标的散射光进入接收机.选通门开启持续时间与激光脉宽基本一致,这样,形成的目标图像主要与距离选通时间内的散射光有关.2.4 大动态范围信号的接收和检测从机载或舰载平台向下发射的激光脉冲,经过空气)海水界面,一部分被海水反射,另一部分则进入海水.透射光进入海水之后,海水对其进行选择性吸收和散射.尾流气泡的后向散射光与海底反射光一起组成回波光信号返回海面,经过海水)空气界面又折射回到空中,经过大气,被载体上的探测器件接收.此信道较为复杂,系统所探测到的尾流气泡后向散射光是一种叠加在海面反射光和海底反射光上的非常微弱的信号[6].由于海面反射的光信号比气泡散射的光信号强得多,同时,后向散射的光能量随海水深度呈指数衰减,因而机载激光探测系统所探测到的回波信号动态范围很大,一般可达到104~106.这样大的动态范围信号与现有的测量、数据存储和处理设备所能接受的动态范围(102~103)是不匹配的,必须对机载激光探测回波信号进行预处理,压缩其动态范围以满足后续设备的要求.可采用光电倍增管(PMT)可变增益控制技术探测激光回波信号,并对PMT 的工作状态进行实时同步控制,实现对激光回波信号动态范围的压缩.另外,还可采用门控技术、偏振检测技术和对数放大器技术等实现对激光回波信号动态范围的压缩.3 工作展望根据研究工作所涉及到的主要内容,就目前来说,还需要对潜艇尾流的特性和尾流气泡群体的光散射特性进行更为深入的研究.在具备必要的实验设备(激光器、记录分析仪等)的基础上,研究不同条件下、不同气泡密度时的光散射的规律性,为尾流跟踪提供实验依据,并在实验结果基础上,提出尾流跟踪系统的整体可行性方案.参考文献:[1] 赵长明,黄 杰.未来激光探潜和对潜通信技术的发展[J].光学技术,2001,27(1):53-56.[2] 赵建生,孙传东,卢 笛.水中气泡的特性研究[J].西安工业学院学报,2000,20(1):1-8.[3] 齐力杰,徐世昌.潜艇尾流尺度的计算[J].青岛大学学报,1999,14(3):72-74.[4] 陈 烽.机载激光测深中激光传输通道的光学特性[J].应用光学,2000,21(3):32-38.[5] 蒋鸿旺.水下光电探测系统现状与发展[J].激光与红外,1999,29(3):136-139.[6] 杨克成,朱 晓,李再光.机载激光测深系统中回波信号大动态范围的偏振压缩[J].中国激光,2001,A28(1):74-76.(下转第83页)#79# 第6期 马治国等:一种新的激光探潜方法由于树的规模庞大,必须采用计算机进行仿真计算,仿真系统的运动时间为1000h ,且当分支概率过小时进行截止.仿真结果如图3所示.5 结束语针对具有动态过程的系统,FTA 、ETA 等静态故障描述方法无法反映出过程变量与部件的高度交互作用影响.本文基于Markov 状态转移模型来描述此动态过程,在求得转移概率矩阵后基于离散事件树结构进行仿真计算,从而避免了求解析解的困难.但本方法也有很多问题需要解决.由于在进行状态划分时,往往需要考虑这个划分间隔的适度性,如果间隔过宽,也就是离散程度太大,容易造成动态描述的/失真0,间隔过密更符合动态过程的连续性,所以考虑到对计算量的压力,这个间隔要适度;在仿真计算时,需要对小概率分支进行截止,这一处理可能导致误差增大.参考文献:[1] Siu N.Risk assessment for dynamic systems:an overview [J].Reliability Engineering and System Safety ,1994,(43):43-73.[2] Hassan M,Aldemir T.A data base oriented dynamic methodology for the failure analysis of closed loop control system in processplan ts [J].Reliability Engineering and System Safety,1990,(27):275-322.[3] Aldemir puter -assisted M arkov failure modeling of process control systems [J].IEEE Transacti ons on Reliability,1987,R -36(1):133-144.Reliability analysis method based on states transitionof process control systemH UANG Fe-i teng,YU Jun,XIAO Hang(Po wer Eng.College,Naval Univ.of Engineering,Wuhan 430033,China)Abstract:Based on the Markovian assumption of process control system,the stochastic dynamic process of the sys -tem is discreted and discribed by state transition method.After calcula ting the matrix ,the discrete event tree is es -tablished and used to solve the system fault probability.In the end the method is used to analyse the water level control system.Key words:Markov chain;discrete event tree(上接第79页)A new method for detecting submarine by laserMA Zh-i guo,W ANG Jiang -an(Dept.of Weaponry Eng.,Naval Univ.of Engineering,Wuhan 430033,China)Abstract:A new method for detecting the submarine by laser is brought forward which is different to the method in e xistence.This method makes use of the light scattering property of bubbles in the submarine .s wake to detect and track the submarine.Its simple theory is introduced and some key related problems are discussed and studied pr-i marily.Key words:laser;wake;air bubble;scattering #83# 第6期 黄飞腾等:基于Markov 状态转移的动态可靠性分析。