基于Mie散射特性的微氣泡激光探測仿真與實驗研究?

王羽佳 宗思光 張 鑫

（海軍工程大學 武漢 430000）

1 引言

水面艦艇在航行時會將部分空氣帶入水中，加上螺旋槳的空化會在其尾部出現一條充滿氣泡的尾跡，可在艦船尾后延伸很遠并可看做靜止目標，且保持時間較長，尾流的尺度很大，很難有假目標模擬［1］。如能通過水下激光探測實現對尾流的遠距離探測，就相當于在茫茫大海中鎖定了艦船，進而實現對艦船的追蹤和精確打擊。在實際應用中，探測尾流運用的比較廣泛的技術是聲吶探測，因為聲在水中傳播的距離較遠，能量損耗較小，魚雷上可以安裝特種小型聲吶實現精確制導和自動尋的［2］。但是，水下環境復雜，聲在水中傳輸易受到噪聲的干擾，回波信號的質量也會受到影響。

Preliminary Study on Different Sowing Depth of Rhizoma Atractylodis___________________________________LIU Li,GAO Che,CHEN Wang Xiang 73

激光可以彌補聲吶的不足，在水中傳輸不易受到干擾且方向性好。藍綠激光比其他波長的電磁輻射有更強的海水穿透能力［3～4］，可以利用它來探測艦船尾流氣泡，從而確定艦船航跡。

本文提出了利用鉬絲電解水產生的微小氣泡模擬艦船尾流帶中的氣泡且利用其后向散射特性來研究水下激光微氣泡探測的方法，利用蒙特卡羅仿真驗證其可行性后，嘗試搭建了水下脈沖激光探測微小氣泡系統并進行了室內的模擬實驗。

2 水下氣泡后向散射光信號仿真

粒子形狀大小各不相同，其尺寸遠大于光子尺寸時，可應用米氏散射理論［5～6］建立模型。氣泡屬于微小半徑粒子，但其尺寸遠大于光子尺寸，故光子發射到氣泡上被散射的過程可應用米氏散射理論。……