【摘要】：隨著海洋技術(shù)與海運(yùn)業(yè)的發(fā)展,針對探尋水下信號的需求愈加迫切。無論是對于探測失事落水后的飛機(jī)黑匣子,還是尋找其它在水中發(fā)射固定頻率信號構(gòu)件,能否實現(xiàn)快速的探測和定位,對保護(hù)人身安全與社會財產(chǎn)都有著重要的意義。本文針對目前水下信號探測情況復(fù)雜,對信號檢測影響因素較多的情況為背景,基于壓電阻抗技術(shù)設(shè)計了水下固定頻率信號構(gòu)件的實驗裝置及探測理論,搭建了模擬超聲信標(biāo)探測實驗平臺,并在水下進(jìn)行探測實驗,最終結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與三球定位原理實現(xiàn)對目標(biāo)固定頻率的定位。本文主要研究內(nèi)容歸納如下:(1)綜述了國內(nèi)外目前對水下頻率信號探測識別的研究現(xiàn)狀,介紹了壓電材料和EMI(壓電阻抗技術(shù))技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀,以及未來發(fā)展的方向,介紹了 ANN(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))技術(shù)對科學(xué)研究中的應(yīng)用,闡述了壓電耦合電阻抗理論,并對壓電阻抗與機(jī)械阻抗之間的聯(lián)系作了分析。(2)利用ANSYSAPDL中壓電分析模塊對壓電陶瓷片進(jìn)行有限元分析,分析其變形量以及主要變形方向,對半球形壓電阻抗接收器基座進(jìn)行自由模態(tài)分析,得到其在目標(biāo)信號附近處大致固有頻率,為實驗提供一定的參考。(3)設(shè)計了基于壓電阻抗技術(shù)的固定頻率信號探測裝置,搭建了模擬探測固頻信號的實驗平臺,發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)頻率信號與掃頻信號同頻共振現(xiàn)象,對于不同位置,不同潛水深度下進(jìn)行兩組不同固頻信號探測研究。(4)提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定位與三球定位的基本方法理論,創(chuàng)建了用于定位目標(biāo)固頻信號的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),使用訓(xùn)練完成后的網(wǎng)絡(luò)對目標(biāo)信號進(jìn)行定位研究,結(jié)合三球定位原理,證明了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于壓電阻抗技術(shù)相結(jié)合對目標(biāo)固頻信號探測及定位的可行性。
[Abstract]:With the development of ocean technology and shipping industry, it is more and more urgent to explore the underwater signal. Whether it is for detecting the aircraft black box after the crash or looking for other components that transmit fixed frequency signals in the water, it is of great significance to protect personal safety and social property. Aiming at the complicated underwater signal detection and the situation that there are many factors affecting the signal detection, this paper designs the experimental device and detection theory of the underwater fixed frequency signal component based on piezoelectric impedance technology, builds the simulation ultrasonic beacon detection experimental platform, and carries on the detection experiment under water, finally combines with BP neural network. The main contents of this paper are summarized as follows: (1) The research status of underwater frequency signal detection and recognition at home and abroad is summarized, and the application of piezoelectric materials and EMI (piezoelectric impedance technology) technology is introduced, as well as the future development direction, and ANN (human) is introduced. The theory of piezoelectric coupling impedance is expounded and the relationship between piezoelectric impedance and mechanical impedance is analyzed. (2) Finite element analysis of piezoelectric ceramic sheet is carried out by using ANSYS APDL medium piezoelectric analysis module, and the deformation amount and main deformation direction are analyzed. Free modal analysis is carried out on the base of the receiver, and the approximate natural frequency near the target signal is obtained, which provides a certain reference for the experiment. (3) A fixed frequency signal detection device based on piezoelectric impedance technology is designed, and an experimental platform is built to simulate the detection of fixed frequency signal. (4) The basic theory of neural network positioning and three-ball positioning is put forward, and the BP neural network used to locate the fixed-frequency signal of the target is created. After training, the network is used to locate the target signal. It is proved that it is feasible to detect and locate the fixed frequency signal of the target by combining the neural network technique with the piezoelectric impedance technique.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P715.5

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本文編號：2186172