[發明專利]一種跨介質水下振動感知探測裝置及其探測方法

在審

• 申請號: 202211538607.6
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115790808A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王曉忠;余睿;孫海信;黃學淵;郭威
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00;G01H9/00
• 代理公司: 廈門致群財富專利代理事務所(普通合伙) 35224
• 代理人: 阮秋詠

1.一種跨介質水下振動感知探測裝置，其特征在于，包括激光光源、光束整形系統、成像透鏡、光探測器和微型計算機；所述激光光源和光束整形系統共軸位于水面上方一側，成像透鏡、光探測器和微型計算機位于水面上方另一側；所述激光光源和光束整形系統連接，激光光源輸出的激光經光束整形系統整形后照射至水面從而被調制；所述成像透鏡、光探測器和微型計算機依次連接，被調制的激光回波通過成像透鏡到達光探測器，光探測器將信號輸出至微型計算機中進行處理。

2.如權利要求1所述的一種跨介質水下振動感知探測裝置，其特征在于；所述激光光源輸出的激光為相干激光。

3.如權利要求1所述的一種跨介質水下振動感知探測裝置，其特征在于；所述光探測器為高幀速傳感器。

4.如權利要求3所述的一種跨介質水下振動感知探測裝置，其特征在于；所述高幀速傳感器為高幀速線陣CMOS傳感器，高幀速線陣CMOS傳感器的最高線頻為51kHz，高幀速線陣CMOS傳感器探測的最高頻率為25.5kHz。

5.如權利要求1所述的一種跨介質水下振動感知探測裝置，其特征在于：所述激光光源和光束整形系統同軸連接，成像透鏡和光探測器同軸連接。

6.一種跨介質水下振動感知探測方法，采用如權利要求1-5任一所述的跨介質水下振動感知探測裝置進行探測，其特征在于，包括以下步驟：

S1、調整激光光源輸出端的光束整形系統，調節激光輸出的光束尺寸，并將整形后的激光照射到水面；

S2、根據成像透鏡與光探測器的參數及成像透鏡與被測水面的距離，調整成像透鏡的參數，用于成像透鏡將激光空間信息以所需的空間分辨率成像到光探測器的傳感面上；

S3、設置光探測器的時間分辨率，使光探測器的采樣頻率時域上滿足那奎斯特采樣定律；

S4、將光探測器采集到的光束空間信息傳輸到微型計算機中進行信號處理，計算得出水面的微小位移信息；

S5、根據水面的微小位移信息和同步的時間信息，將微小位移信息進行歸一化、數字化、濾波處理，獲取水下振動的波形信息。

7.如權利要求6所述的一種跨介質水下振動感知探測方法，其特征在于，還包括步驟S6，步驟S6具體過程為：根據步驟S5中得到的水下振動的波形信息計算信噪比，若信噪比低于預先設定的閾值時，重復步驟S1,對激光光源輸出端的光束整形系統進行重新調整。

8.如權利要求6所述的一種跨介質水下振動感知探測方法，其特征在于：步驟S2中所需的空間分辨率為最小光斑在各個方向上至少占據兩個像素的面積。