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运动海水和水下金属目标磁场产生机理与建模研究
| 论文题名： | 运动海水和水下金属目标磁场产生机理与建模研究 |
| 关键词： | 水下目标;低频电磁探测;海谱模型;磁场模型;Kelvin尾迹 |
| 摘要： | 目前主要利用主动或被动声纳技术进行水下目标探测。各国为隐藏潜艇，采取各种消声技术使潜艇反射或辐射的声场大小与海背景本身产生的噪声非常相近，给声呐探测增加了难度。由于高频电磁波在海水中衰减较快，无法通过高频电磁探测潜艇，因此，低频探测水下磁场成为探测水下目标的重要手段。本文围绕运动海水以及金属目标磁场建模进行了研究，为水下目标磁探测建立磁场模型，主要工作如下： 1．介绍了常见的海谱模型、方向函数以及线性海面建模方法，并采用线性叠加法对海浪进行建模，计算了海浪切割地磁场产生的感应磁场；然后对海洋海流模型进行理想化处理，将其视为无限长且速度恒定的水流流动，并建立了海流的磁场分布模型；并对内波进行了分析建模，包括长波长内波以及短波长内波，最后分析了内波的感应磁场空间分布特征。 2．针对舰船运动产生的Kelvin尾迹进行仿真研究，给出了不同船体在不同速度下产生的尾迹波高图；并分析Kelvin尾迹的感应磁场，总结出磁场的空间分布特征。Kelvin尾迹的感应磁场沿着x轴和y轴的变化规律符合正弦特性，且磁场峰值出现在尾迹起伏最大的区域，对应的尾迹角在16°～19.5°之间。 3．详细分析了海水中低频垂直电偶极子以及低频水平电偶极子在海水中产生的磁场模型，并对其进行仿真计算，得出低频水平电偶极子可用来等效船体或潜艇激励电流源的结论。 4．分析研究了铁质球体处于全空间海水时产生的电磁场模型。首先将金属目标理想化为铁质球体，推导出球体内外的感应磁场表达式；然后采用解析法计算了外加均匀恒定磁场下球体产生的总感应磁场；最后给出感应磁场x、y、z各分量在不同海水深度、不同频率激励和不同探测位置的近远场磁场分布。 |
| 作者： | 梁祐荣 |
| 专业： | 物理学 |
| 导师： | 郭立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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