声纳技术实验报告

哈尔滨工程大学

实 验 报 告

声纳技术试验

班 级 06512班 学 号： 06051213 姓 名： 盛杰 实 验 时 间： 2009年7月4日

实 验 名 称：

成 绩： 指 导 教 师：

实验室名称： 水声电子信息实验中心

张友文

哈尔滨工程大学实验室与资产管理处 制

实验一. 常用水声信号及处理方法

1．

实验目的

加深对常用声呐信号的理解；掌握常用的声纳信号处理方法 2． 实验原理

（1） CW脉冲信号：

连续信号 x(t)?Asin(2?f0t??) 离散信号 x(n)?Asin(2?f0n/Fs??) 在MATLAB中

（2）LFM脉冲信号

连续信号 x(t)?Asin(2?f0t??kt2)

离散信号 x(n)?Asin(2?f0n/Fs??k(n/Fs)2) k=B/T,B--带宽,T脉宽 （3）信号进行谱分析

离散Fourier变换 X(k)??x(n)en?0N?1?j2?knNn?0:N?1

x?A*sin(2*pi*f0*n/Fs?fai)，k?0,1,...N?1

在MATLAB中用函数FFT(x)， 幅度谱abs(FFT(x))。

（4）信号自相关函数

y(n)??x(m)x(m?n)

m?0N?13． 实验内容

（1）编制程序产生上述2种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。 （2）编制程序对两个信号进行谱分析的和相关处理，并绘出其图形。 4． 思考题

（1）改变正弦序列中的f0或fs，讨论序列的变化？

（2）脉冲宽度N不变, 改变信号长度，讨论幅度谱的变化。

（3）讨论LFM脉冲信号和CW脉冲的自相关函数的结果和在实际中的应用。 5． 实验报告要求

（1） 简述实验目的及原理（略，见实验指导书）

（2） 根据实验内容，总结实验结论及画出相应的图形。 （3） 简要回答思考题。

（1）编制程序产生上述2种信号（长度可输入确定），并绘出其图形。 CW脉冲信号程序：如图1.1.1

n=0:100;f0=50;fs=1500;fai=pi/6;A=2; x1=A*sin(2*pi*f0*n/fs+fai); stem(n,x1); 21.510.50-0.5-1-1.5-20102030405060708090100LFM脉冲信号程序：如图1.1.2 n=0:40; k=5;f0=30;fs=200;

x2=sin(2*pi*f0*n/fs+pi*k*(n/fs).^2); stem(n,x2); 1图1.1.1 0.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-10510152025303540 图1.1.2 （2）编制程序对两个信号进行谱分析的和相关处理，并绘出其图形。 A．谱分析

cw脉冲信号：如图1.2.1

n=0:100;f0=50;fs=1500;fai=pi/6;A=2; x1=A*sin(2*pi*f0*n/fs+fai); stem(n,x1); plot(abs(fft(x1))) 9080706050403020100020406080100120图1.2.1 LFM脉冲信号：如图1.2.2 n=0:40; k=5;f0=30;fs=200;

x2=sin(2*pi*f0*n/fs+pi*k*(n/fs).^2); stem(n,x2); plot(abs(fft(x2))) 2018 1614121086420051015202530354045图1.2.2 B.相关处理

cw脉冲信号：如图1.3.1

n=0:100;f0=50;fs=1500;fai=pi/6;A=2; x1=A*sin(2*pi*f0*n/fs+fai); stem(n,x1); stem(xcorr(x1)); 250200150100500-50-100-150-200050100LFM脉冲信号：如图1.3.2 n=0:40; k=5;f0=30;fs=200; x2=sin(2*pi*f0*n/fs+pi*k*(n/fs).^2); stem(n,x2); stem(xcorr(x2)); 2520如图1.3.1 150200250 151050-5-10-15-200102030405060708090如图1.3.2

实验二. 均匀间距线列阵指向性图

1．实验目的

加深对基阵指向性图的理解；掌握常用声基阵的设计方法。 2． 实验原理

指向性函数：

N?df(sin??sin?0)]cR(f,?)? ?dfNsin[(sin??sin?0)]csin[3． 实验内容

（1）编制程序产生自然指向性函数，并绘出

d??1d1d1，?，?时的自然2?2?2指向性图，确定主、副极大的位置，零点个数及位置，主瓣宽度。 （2）编制程序产生任意方向的指向性函数，在形同参数条件下，比较不同方向

时的波束宽度。 4． 思考题

分别改变参数d,f,N，讨论R(f,?)的变化，并与理论计算结果进行对照。设计实际基阵时，各参数的选取原则。 5． 实验报告要求

（1） 简述实验目的及原理

（2） 根据实验内容，总结实验结论及画出相应的图形。 （3） 简要回答思考题。

实验内容

d（1）编制程序产生自然指向性函数，并绘出??1d1d1??2，?2，?2时的自然指

向性图，确定主、副极大的位置，零点个数及位置，主瓣宽度。

程序： N=10; d=1; f=850; c=2000;

theart0=0/180*pi; for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))); end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on

十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.1 改变频率f N=10; d=1; f=1000; c=2000;

theart0=0/180*pi; for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))); end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on

十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.2 改变频率f N=10; d=1; f=1500; c=2000;

theart0=0/180*pi;

for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))); end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on 十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.3 （2）编制程序产生任意方向的指向性函数，在形同参数条件下，比较不同方向时的波束宽度。

N=10; d=1; f=850; c=2000;

theart0=30/180*pi; for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))));

end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on 十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.1 改变频率f N=10; d=1; f=1000; c=2000;

theart0=30/180*pi; for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))); end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on

十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.2 改变频率f N=10; d=1; f=1500; c=2000;

theart0=30/180*pi; for n=1:181;

theart=(n-91)*pi/180;

% R1=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0))); % R2=N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)));

R(n)=sin(N*pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))/(N*sin(pi*d*f/c*(sin(theart)-sin(theart0)))); end

figure; hold on;

plot(-90:90,abs(R))

title('十元线阵指向性函数 ') grid on

十元线阵指向性函数 10.90.80.70.60.50.40.30.20.10-100-80-60-40-20020406080100 如图2.1.3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fqrh.html