很好玩，不是超聲，是水聲：

水聲瞬態信號介紹   作者：吳珊珊  

探測水聲目標的設備主要分為兩種。一種是主動聲吶，一種是被動聲吶。主動聲吶是通過發射某種波形的聲脈沖并接收由目標反射的回波來探測目標的。主動聲吶很明顯的缺點是可能會暴露自己，尤其是對水下航行器，主動探測不是一個好的方法。被動聲吶的目標聲源主要是水下物體輻射的噪聲。目標噪聲大致分為三大類。第一類是機械噪聲，第二類是螺旋槳噪聲，第三類是水動力噪聲。

現代各項技術的應用，降低了目標輻射噪聲，因此我們尋求目標其它的有效特征，改進探測目標的方法。目標除了輻射穩定的信號，還會發出瞬態信號。例如：水下航行器在深度改變時殼體發出的聲音、目標發射聲、水下爆炸聲等等。

瞬態信號多被當作穩定信號的干擾，沒有引起研究者的重視。然而，瞬態信號一般很難被抑制，可以在遠距離被探測到，在對日趨安靜的目標的探測和識別中，瞬態信號可以提供一些重要信息。

產生瞬態信號的平臺有很多種，主要有水下航行器、水面艦船、發射目標、民用船只、生物和環境等等。

幾種水聲瞬態信號介紹

此類瞬態噪聲包括兩種形式，一是目標在水下被某種專用發射裝置發射至水中產生的瞬態聲（以下簡稱“類型一”），二是目標從空中投入水中所產生的瞬態擊水聲（以下簡稱“類型二”）。

類型一信號的特征如下：目標被壓縮空氣送出發射裝置，所以首先會有大量氣泡破裂產生的氣泡脈動聲，它的包絡形狀是先迅速變大，后逐漸消失的過程。經過一段時間，會出現目標啟動航行，即目標開始航行、聲強由小到大的過程。

最后是穩定的目標航行聲。實際信號波形如圖1。

類型二信號的特征如下：首先產生目標擊水的聲音，這是目標撞擊水面的瞬間產生的，持續時間非常短，隨后是氣泡脈動聲，它是由目標潛入水中形成的入水空泡破裂的聲音。經過一段時間，出現與類型一同樣的啟動聲和穩定的航行聲音。實際信號波形如圖1。

類型一信號波形

類型二信號波形

水聲瞬態的種類有很多。除了提到的類型一、類型二信號，還有船體的撞擊聲，海洋生物發出的聲音，船只前進狀態的改變帶來輻射噪聲的變化等。瞬態信號表示一種突發的狀態，它可以是任何物體發出的，產生的原理也是復雜多樣的。

以撞擊聲為例，它是水下/水面目標受到外力碰撞時的振動引起的聲波。這也是一類常見的水聲瞬態信號。下圖為某船體撞擊聲的時域波形。可以看出，撞擊聲上升沿的上升速度非常快，另外撞擊聲的出現往往以航行體的航行噪聲為背景。而且，這類信號的出現是孤立的，它本身是一個偶然事件，并沒有伴隨信號，后續的信號也不會提供更多的信息量。

船體撞擊聲

通過對目標信號的描述，我們知道類型一、類型二目標的能量變化有階段性，都是在出現瞬態信號后，在一段時間后會出現緩慢變大，漸趨穩定的信號。如圖4-74所示，目標的這兩個階段關聯性強，如果在掃描波束中記錄到如圖所示的能量變化趨勢，將會對信號的識別提供重要的判據。

目標發射過程示意圖

來源

{:soso_e179:}