激光探测气泡尾流研究
激光探测气泡尾流研究

收稿日期:2006-05-09 修回日期:2006-08-31*基金项目:国防重点基金资助项目(614012) 作者简介:徐麦容(1973- ),女,湖北鄂州人,硕士研究生,主要研究方向:光电技术应用。
文章编号:1002-0640(2007)12-0059-03激光探测气泡尾流研究*徐麦容1,2,蒋小勤1,曹 静1(1.海军工程大学,湖北 武汉 430033,2.武汉科技大学理学院,湖北 武汉 430081) 摘 要:概述了探测气泡尾流的基本原理和重要现实意义。
气泡尾流中包含有运动舰船的相关信息,激光穿过气泡尾流区域时会发生散射现象,通过对散射光的探测和分析,能达到对舰船的探测、辨别、识别的目的,这也是研制光制导鱼雷的基础。
综述了目前国内外在这一领域的研究成果及研究现状,提出了将激光探测气泡尾流应用于实践亟待解决的理论和实践上的具体问题,同时对研究前景进行了展望。
关键词:气泡,气泡尾流,M ie 散射中图分类号:T N 247,O 436 文献标识码:AResearch on Detecting Bubble Wake by LaserXU M ai -rong 1,2,JIANG Xiao -qin 1,CAO Jing1(1.N av al U niv er sity of Eng ineer ing ,W uhan 430033,China ,2.College of S ciences W uhan U nivers ity of S cience and T echnology ,W uhan 430081,China ) Abstract :T he basic pr inciples and sighificance of the detecting bubble w ake by laser are discussed .Plenty o f information about the moving ship is included in the bubble w ake.The scattering phenomenon is generated during laser light thr oug h m any air bubbles of the w ake area.Through detecting and analyzing of scattering light detection,identification,recognition are g otten.And these are bases for development of optics guided torpedo .Integr ating the resear ch resealte with status quo of the research ,so me problems on detecting bubble w ake by laser applied to the practice are pro posed and its future are prospected .Key words :air bubble,bubble w ake,Mie scattering引 言目前,光、电、磁、声等技术都已应用于舰船的探测与制导。
一种基于偏振特征的激光尾流探测方法

一种基于偏振特征的激光尾流探测方法田晶;白光富;江阳【摘要】对激光经气泡、水体散射后偏振特征的变化进行理论分析,研究舰船尾流的几何模型和气泡分布规律,提出了一种基于偏振特征的激光尾流探测方法.利用偏振光探测优势对探测器进出入气泡尾流的舷别信息进行分析,对所提出的方法进行了可行性实验研究.实验结果表明:偏振光探测装置可有效地分辨尾流区和非尾流区的散射光回波信号;当激光通过不同尺度、不同密度气泡区域时,探测器接收到的回波信号亦不同,且信号特征有规律可循.该方法能初步对尾流的舷别信息进行甄别,为尾流自导鱼雷探测舰船尾流从而进行目标跟踪提供了依据.%The polarization characteristics of laser after scattering from bubbles and seawater are theoretically analyzed,and the geometric model of ship wake and the distribution law of bubbles are studied.A laser detection method for ship wake based on polarization characteristic is proposed.The allo-informations of bubbles and ship wake are analyzed,and the feasibility experiment of the proposed detection method is conducted.Experimental results show that the polarization detection device can effectively detect the scattered echo signals from the ship wake region and non-wake region through the proposed detection method.When the laser passes through the different-scale and density bubble regions,the detectors receive the different echo signals.This shows that the proposed detection method can be used for identifying the allo-information of ship wake.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】7页(P969-975)【关键词】激光;尾流;偏振光;气泡【作者】田晶;白光富;江阳【作者单位】贵州大学物理学院,贵州贵阳550025;贵州大学物理学院,贵州贵阳550025;贵州大学物理学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TJ630.3+40 引言运动中的水面舰船会产生航迹,即尾流,尾流长度远大于舰船长度,且可以近似地看作静止目标,同时由于舰船尾流的结构及其特性不易模拟,因此利用尾流场工作的探测、导引系统具有很强的抗人工干扰能力。
舰船尾流后向光学检测方法研究

舰船尾流后向光学检测方法研究
彭晓雷;马傲玲;刘翼民
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2016(0)11X
【摘要】舰船在航行过程中会在尾部产生大量的气泡,通过检测气泡可以有效的跟踪船舶。
本文在Monte Carlo模型的基础上研究激光脉冲后向散射特性,并进行后散射信号的特征提取,获得其频域特性。
最后进行仿真实验,通过仿真结果可以看出,通过气泡对信号的后沿位置、时域宽度、峰值大小和位置、能量和形状等的影响,可以有效的检测到气泡,确定出船舶的位置。
【总页数】3页(P133-135)
【关键词】舰船尾流;后向散射;激光脉冲
【作者】彭晓雷;马傲玲;刘翼民
【作者单位】厦门理工学院现代工程训练中心
【正文语种】中文
【中图分类】U665.26A
【相关文献】
1.PCA和ICA的舰船尾流后向散射光信号检测 [J], 万俊;张晓晖;饶炯辉
2.舰船尾流后向散射光信号特征的判识方法 [J], 梁瑞涛;张晓晖;屈武
3.舰船尾流气泡后向光散射特性研究 [J], 王江安;蒋兴舟;马治国;宗思光
4.舰船尾流气泡后向光散射特性研究 [J], 张家利;张建生;文丽
5.舰船尾流模拟气泡的脉冲激光后向散射特性研究 [J], 石晟玮;蒋兴舟;王江安;石敏
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实验室气泡大小的测量

布带来 了很 大 的困难 。采 用数码 相机 拍摄 、 高速 摄像 机拍摄 、 I PV流 体 粒 子 分 析技 术 、 学 测 量 等方 法 进 声
1 1 气 泡 的形成 与分解 . 空气 由于机 械 的原 因穿 过海 面渗 入水 中 , 且 以 并
气 泡 的形式 扩散 开 来 。大 量 的 空气 由航行 的舰 船 沿
着吃水 线带 深入 水 中 。然 而 , 尾流 中发生 气泡 的主 在
行 了测 量 , 得到 了部 分 结 果 , 都 存 在 一些 缺 陷 。在 但 本文 的研究 中 , 我们采 用 了 多 Q激 光全 息 摄影 技 术 ,
能够较 为 准确地 测量 出气 泡 的尺度分 布 , 与实 际尾 并 流相 比, 有一定 的 相似性 。 具
1 舰 船 尾 流 中 的气 泡 特 性
性 , 实验室准确模拟尾流中的气泡提供了依据。 为
关 键词 : 激 光全 息摄 影 系统 ; 流 ;气泡 尾
中图分 类号 : N 3 6 1 1 3 ;U 6 .
文献 标识 码 : A
文 章编 号 : 17 7 4 ( 0 8 0 0 7 0 D :0 3 0 /.sn 17 7 4 . 0 8 0 . 1 6 2— 6 9 2 0 ) 2— 0 9— 6 OI 1 . 4 4 ji . 6 2— 6 9 2 0 . 2 0 4 s
Th e s e e t o ub e sz sr b i n i h a e m a ur m n fb bl i e dit i uto n t e l b
舰船尾流气泡目标激光后向散射特性研究

文章编号 2097-1842(2023)06-1333-10舰船尾流气泡目标激光后向散射特性研究宗思光1,张 鑫2 *,杨劭鹏1,段子科1,陈 报1(1. 海军工程大学 电子工程学院, 湖北 武汉 430034;2. 海军航空大学 青岛校区, 山东 青岛 266041)摘要:为了提高激光光尾流制导距离和探测信噪比,研究不同距离、不同气泡尺度、不同气泡数密度和不同气泡层厚度的气泡目标的后向散射特性具有重要的理论和应用价值。
采用蒙特卡洛仿真和室内实验研究了前述舰船尾流气泡目标的激光后向散射特性。
结果表明:近距离的气泡要比远距离的气泡更容易被检测到;在气泡数密度为102~108 m −3,气泡层厚度大于0.05 m 时,大尺度和小尺度气泡始终存在回波信号,气泡层厚度小于0.05 m 时无回波信号,此时,气泡层厚度特性对气泡后向散射的影响最大;在气泡数密度为109 m −3,气泡层厚度为0.05 m 以下时,大尺度气泡回波信号脉冲宽度会展宽。
在这种情况下,气泡数密度和尺度特性对气泡后向散射的影响最大。
搭建了水下典型气泡尺度下的激光后向散射测量系统,验证了不同舰船尾流气泡目标特性对激光后向探测系统的影响。
本文研究成果可为舰船尾流激光探测工程提供支撑。
关 键 词:舰船尾流;蒙特卡洛;后向散射;目标特性中图分类号:TN249 文献标志码:A doi :10.37188/CO.2023-0043Laser backscattering characteristics of ship wake bubble targetZONG Si-guang 1,ZHANG Xin 2 *,YANG Shao-peng 1,DUAN Zi-ke 1,CHEN Bao 1(1. College of Electronic Engineering , Naval University of Engineering , Wuhan 430034, China ;2. Qingdao Branch , Naval Aeronautical University , Qingdao 266041, China )* Corresponding author ,E-mail : 1714308601@Abstract : In order to improve the laser wake guidance distance and the detection signal-to-noise ratio, it is of great theoretical and practical value to study the backscattering characteristics of bubble targets with differ-ent distances, bubble sizes, bubble number densities, and bubble layer thicknesses. The laser backscattering characteristics of ship wake bubble targets with different distances, scales, numerical densities, and thick-nesses are studied using Monte Carlo simulations and indoor experiments. When the bubble density is 102−108 m −3 and the thickness of the bubble layer is greater than 0.05 m, there is always an echo signal for both large- and small-scale bubbles. When the thickness of the bubble layer is less than 0.05 m, no echo sig-nal is detected. At this situation, the thickness of the bubble layer is the greatest impact factor on the back-ward scattering of bubbles. When the bubble number density is 109 m −3 and the thickness of the bubble layer is below 0.05 m, the pulse width of the large-scale bubble echo signal widens. The number density and scale收稿日期:2023-03-13;修订日期:2023-05-15基金项目:国防科研基金(No. 2019-JCJQ-JJ-056)Supported by the National Defense Foundation of China (No. 2019-JCJQ-JJ-056)第 16 卷 第 6 期中国光学(中英文)Vol. 16 No. 62023年11月Chinese OpticsNov. 2023characteristics of the bubbles have the greatest impact on the backscattering of bubbles. A laser backscatter-ing measurement system at the scale of typical underwater bubbles is built to verify the influence of different ship wake bubble characteristics on the laser backscattering detection system, which can provide support for the ship wake laser detection project.Key words: ship wake;Monte Carlo;backscattering;target characteristics1 引 言为了适应新时代的战争需求,响应科技强军号召,用先进的科学手段,自动化、智能化、高效化探测跟踪舰船变得至关重要。
尾流气泡对脉冲激光时间展宽的研究

尾流气泡对脉冲激光时间展宽的研究马治国;王江安;蒋兴舟;石晟玮【摘要】为了研究气泡对激光的时间展宽问题,采用米氏光散射理论,对气泡的光散射特性以及多次散射效应进行了理论分析,并开展了实验研究,得到了气泡在不同距离时后向光散射信号波形.结果表明,气泡对激光脉冲的传输有明显的影响,导致了脉冲激光在时间上的展宽,信号展宽的宽度随距离近似呈二次曲线变化.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2008(032)002【总页数】3页(P198-200)【关键词】散射;时间展宽;米氏散射理论;气泡【作者】马治国;王江安;蒋兴舟;石晟玮【作者单位】海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,电子工程学院,武汉,430033;海军工程大学,电子工程学院,武汉,430033;海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033;海军工程大学,兵器工程系,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】O437引言舰船在航行过程中产生大量气泡,并在很长时间内存在。
这就为通过尾流探测舰船提供了可能。
目前,对于尾流的光学特性的研究才刚刚开始,对于尾流光学性质的认识还远远不够全面。
要发展尾流在现代海战中的应用,需要进行大量的基础研究,尤其是在尾流气泡的后向光散射特性方面[1]。
由于气泡的存在,尾流的光学特性与无气泡时会有显著的区别。
当气泡的线度远大于所使用的光的波长时,气泡的影响主要是对光的反射、折射和吸收;当气泡的线度与所使用的光的波长可比拟时,其影响还有非常重要的一方面——散射[2]。
在激光水下探测中,通常采用蓝绿光波段的激光。
尾流中存在着各种不同直径的气泡,较大气泡很快浮上海面破裂消失,只有小气泡才能在海水中长期存在,其线度与光的波长是可以比拟的,因此,其散射效应非常明显[3-4]。
作者即针对散射效应对脉冲激光的时间展宽特性进行研究,以利于后续对尾流气泡的探测和识别。
1 理论分析1.1 气泡的光散射特性由于空气的密度和压缩率与水有显著的差异,因此,气泡在光的照射下会产生散射现象,使入射光沿不同的方向传播。
激光在气泡中的后向散射特性研究

收稿日期:2005203231;修回日期:2005206206.基金项目:国防科技资助项目.作者简介:石晟玮(1981-),男,在读博士,专业方向为军用目标探测与制导技术.激光在气泡中的后向散射特性研究石晟玮, 蒋兴舟, 王江安(海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033)摘 要:从应用于尾流自导角度出发,在实验基础上提出了一种利用尾流中气泡对激光的后向散射光特性探测舰船的新方法。
一般情况下,在不考虑水面波动的条件下能得到明显的气泡后向散射光信号;当有波浪存在时,后向散射光信号则不明显。
对此本文提出了利用气泡的后向散射光接收信号与波动水面反射信号在频域的差异判别气泡存在的方法,计算表明,采用这种方法可以达到较好的判别效果。
关键词:气泡;尾流;后向散射中图分类号:T N249 文献标识码:A 文章编号:167321948(2005)0320011204Back Sca tter i n g Character isti c of La ser i n Bubble F il mSH I S heng 2w ei,J I AN G X ing 2zhou,WAN G J iang 2an(Dep t .of W eaponry Eng .,Naval Univ .of Engineering,W uhan 430033,China )Abstract:A i m ing the app licati on t o t or pedo wake hom ing,a ne w method is p resented t o detect warshi p s based on the laser back scattering characteristic of wake bubbles .The experi m ental results de monstrate that the laser back scattering signal of bubbles without water surface fluctuati on is quite intense,while the back scattering signal becomes faint if water surface fluctuati on exists .By analyzing the t w o different scattering signals ,it is discovered that they have different characteristics in frequency domain .The calculati on p r oves that this difference can be effectively used detect bubbles .Key words:bubble;wake;back scattering0 引言舰艇在航行的过程中由于螺旋桨空化的作用以及船体对波浪的破碎,将在舰船两侧和尾流中产生大量的气泡。
舰船尾流偏振激光探测方法研究

a n d t r a c k s h i p w a k e l f o w t h r o u g h d e t e c t i n g s c a l e b u b b l e w a k e f l o w a n d i t s p o l a i r z a t i o n d i f f e r e n c e a f t e r s e a w a t e r me d i u m s c a t t e r i n g . O n b a s i s o f a n a l y z i n g s h i p w a k e l f o w g e o me t r i c mo d e l a n d t h e d i s t ib r u t i o n l a w o f b u b b l e s , b u i l d
wa k e lo f w d e t e c t i o n.
ba s e d o n po l a r i z e d l a s e r
T I A N J i n g , C HE N H a n g , T O N G Z h a o - j i n g , WA N G E r - p e n g
( Ma r i n e C o l l e g e , No r t h w e s t e r n P o l y t e c h n i c a l Un i v e r s i t y , X i ’ a n 7 1 0 0 7 2 , C h i n a )
e x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n f e a s i b i l i t y o f t h i s me t h o d i s c a r r i e d o u t . Ex p e i r me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e me t h o d i s f e a s i b l e a n d i t i s s u i t a b l e f o r b o t h l o n g d i s t a n c e a n d s h o r t d i s t a n c e s h i p wa k e f l o w, e s p e c i a l l y or f l o n g d i a t a n c e s h i p
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收稿日期:2006-05-09 修回日期:2006-08-31*基金项目:国防重点基金资助项目(614012) 作者简介:徐麦容(1973- ),女,湖北鄂州人,硕士研究生,主要研究方向:光电技术应用。
文章编号:1002-0640(2007)12-0059-03激光探测气泡尾流研究*徐麦容1,2,蒋小勤1,曹 静1(1.海军工程大学,湖北 武汉 430033,2.武汉科技大学理学院,湖北 武汉 430081) 摘 要:概述了探测气泡尾流的基本原理和重要现实意义。
气泡尾流中包含有运动舰船的相关信息,激光穿过气泡尾流区域时会发生散射现象,通过对散射光的探测和分析,能达到对舰船的探测、辨别、识别的目的,这也是研制光制导鱼雷的基础。
综述了目前国内外在这一领域的研究成果及研究现状,提出了将激光探测气泡尾流应用于实践亟待解决的理论和实践上的具体问题,同时对研究前景进行了展望。
关键词:气泡,气泡尾流,M ie 散射中图分类号:T N 247,O 436 文献标识码:AResearch on Detecting Bubble Wake by LaserXU M ai -rong 1,2,JIANG Xiao -qin 1,CAO Jing1(1.N av al U niv er sity of Eng ineer ing ,W uhan 430033,China ,2.College of S ciences W uhan U nivers ity of S cience and T echnology ,W uhan 430081,China ) Abstract :T he basic pr inciples and sighificance of the detecting bubble w ake by laser are discussed .Plenty o f information about the moving ship is included in the bubble w ake.The scattering phenomenon is generated during laser light thr oug h m any air bubbles of the w ake area.Through detecting and analyzing of scattering light detection,identification,recognition are g otten.And these are bases for development of optics guided torpedo .Integr ating the resear ch resealte with status quo of the research ,so me problems on detecting bubble w ake by laser applied to the practice are pro posed and its future are prospected .Key words :air bubble,bubble w ake,Mie scattering引 言目前,光、电、磁、声等技术都已应用于舰船的探测与制导。
但随着降噪技术,消磁技术,光、电对抗技术的迅猛发展[1],传统的探测技术,单一探测方法往往不能胜任战场环境的需要,发展新的、有效灵活的探测制导技术越来越受到研究者的重视。
舰船尾流携带有运动舰船的大小、航速等重要信息,因而研究尾流物理场具有重要的军事应用价值。
运动舰艇会对其所在区域海洋物理场产生扰动,产生通常所说的尾流场,不同种类的尾流始终为制导技术所关注。
尾流的热特性、声学等特性已呈为尾流探测的依据:美国海军微波及声学试验室将敏感的温差电堆(能记录下0.01F 的温度变化)固定于水面船体探测舰船的热尾流,但这种方法仅仅适用于上层的海水中存在垂直的温度梯度的环境,并且这种探测属于接触式探测,探测区域有局限性。
气泡尾流是舰船航行时边界层转、螺旋桨的搅动作用形成的含有大量的气泡尤其是微气泡的湍流尾流场。
气泡尾流中存在的气泡的大小、运动状态会发生演化,大气泡易破碎,会迅速上升至海面消失,很小的气泡很快被海水溶解掉,一些微气泡能在尾流的湍流中生存几十分钟,从微气泡的空间分布上看,舰船尾流中微气泡的含量以及气泡的尺度分布有别于海洋背景,这就使得根据尾流气泡探测舰艇Vol.32,No.12December,2007火力与指挥控制Fire Control and Command Control第32卷 第12期2007年12月的某些参数成为可能。
海洋中的气泡探测长期以来采用声波作为探测载体。
但是声波探测的灵敏度、准确度问题一直困扰着研究者。
近年来,随着激光技术的发展,又由于光波的波长远远小于声波的波长,光波对传播介质变化感知的灵敏性强于声波,越来越多的研究者致力于用激光探测气泡尾流,将尾流的光特性用于制导技术。
1 气泡和气泡尾流1.1 海洋中的气泡水中大气泡的形状不规则,初始形状虽可以为球形,但气泡上升过程中即将被变形呈现为长轴水平向的椭球形,更大的气泡则在运动中可变为球帽状,其运动路径为螺旋形或“之”字形[2]。
尽管文献对不同直径气泡的形状和路径的描述有差异,但在干净水中,对于小气泡(直径小于1mm)的描述却基本相同,即小气泡近似呈球形,作直线上升运动,上升速度符合Stokes公式[3]。
观测显示[4],干净水中气泡形成后将很快(约二十几秒)达到极限速度,直径为1.95mm气泡的极限速度为0.334m/s。
而应用Stokes公式可计算出半径为50L m的微气泡的极限速度约为0.005 43m/s,若舰船的尾流深度为6.5m,尾流底部的大气泡上升至海面只需约20s而尾流底部的微气泡上升至海面需要二十几分钟的时间,因此能够作为探测尾流的依据的是小气泡。
大多数实验中观察到的海洋中气泡最大半径约为300L m,利用全息技术在海洋中测量的气泡的最小半径为10L m,Kolovay er[5]测量结果表明:海洋中数密度最大的是半径为70L m~80L m左右的小气泡,在1.5m深时可达5×103个/m3。
1.2 气泡尾流的分布与演化1943年美国海军开始了舰船尾流几何尺寸的研究,实验显示:大多数舰船尾流垂直方向的厚度大约是舰船吃水深度的1.5倍~2倍,尾流的下边界上升到海面相对于水平面的空间斜约为0.1°,在舰船过后0.2min~0.5min时尾流在水面的宽度约为舰船宽度的2倍~3倍,在时间大于0.5min时,尾流边界的扩展角约为1°[6]。
实验观测表明,尾流的持续时间近似为航速的线性函数,尾流的深度与尾流船的航速关系不大。
此外,不同类型舰船尾流的特点不同,例如鱼雷快艇的尾流显示出窄而且紧密的特征。
二战以来,舰船表面气泡两相流研究受到关注,研究者发现,气泡尾流的产生强烈依赖于船体区域附近的两相流。
通过舰船表面气泡两相流和气泡的分解、聚合模型,Car rica[7]具体计算了在舰船表面气泡的产生,给出了FF-1052海军护卫舰(舰长126. 7m,速度27knot)近场尾流中不同位置的气泡数密度、气泡的体积比等数据。
实际观测资料显示尾流区域气泡数密度与海洋背景气泡数密度的不同。
1946年美国国防研究委员会第六局研究了以15kn航速行驶的驱逐舰尾流气泡的分布规律[8],发现半径在几十L m级的气泡要比周围高出1个~2个数量级。
舰船尾流中气泡的分布与周围水体中气泡分布的差异是探测、追踪舰船、乃至研究气泡尾流光制导鱼雷的基础。
2 激光探测气泡尾流2.1 探测原理当光束通过光学性质不均匀的物质时,会发生散射现象。
海水中能引起光散射的粒子很多,水分子和各种悬浮颗粒,包括浮游动物、植物、泥沙有机离子等等都会引起光散射。
其整个尺度范围很宽,涉及到几个数量级。
水分子的线度小于光波波长,遵从瑞利散射规律。
线度大于光波波长的大粒子的散射遵从Mie散射规律,其散射光强度随角度的分布变得十分复杂,前向散射的强度超过后向散射,散射过程和波长的依赖关系不密切。
当光束通过含有大量微气泡的水域时,会发生散射现象。
M ar ston[9,10]的研究结果表明气泡的散射符合M ie散射理论。
根据电磁场理论精确求解的M ie散射理论描述了水中各向同性球形气泡光强随散射角的分布情况,强度为I0的平面偏振光入射到半径为R的气泡上时,与气泡中心相距为r处观测到的散射光强为:I(H,7)=I0K24P2r2[i1sin27+i2cos27](1) 7为入射光电矢量与观测平面的夹角,H为散射光与入射光方向ia间的夹角,i1、i2为强度分布函数,与气泡的尺度参数A(A=2P RK)和相对折射率m 以及散射角H有关。
根据式(1),若已知尺度参数A和相对折射率m,就可以计算出观测平面上任意一处的散射光强;反之,如果实测了夹角H处的散射光强I(H,7),在已知m和K的情况下,同样可以由尺度参数A推算出气泡半径R。
・60・ (总第32-1484)火力与指挥控制2007年 第12期2.2 气泡光散射研究真实气泡尾流是存在于尾流区域的气泡群,研究气泡群的光散射特性更具有实际意义。
根据M ie 散射理论,在气泡不相干的情况下能计算单个气泡的不同散射方向的散射强度。
Stramski对海洋中气泡群整体光学特性进行了研究,研究了干净气泡的散射本领,在其研究中,气泡的半径分布在10L m~150L m之间,并且气泡密度随半径的分布规律为—4次方幂函数。
结果发现气泡对光在海水中的散射、后向散射的贡献近似可达10%。
但它仅考虑了干净气泡。
海洋中气泡在形成以后会迅速地吸附上有机膜,这些有机膜主要由蛋白质和类脂化合物所组成,附有薄膜气泡引起的散射与干净气泡会有所不同。
后来Zhang[11]在考虑气泡吸附了有机膜后研究气泡的光散射特性,研究了气泡膜的厚度对光散射、光吸收的影响,指出在可见光范围,气泡吸附有机膜后虽对全散射没有明显的影响,但却显著地增强了气泡群的后向散射,并给出计算气泡群光特性的方法,表明微气泡群的后向散射增强非常明显,覆盖有机膜的气泡群的散射效应尤其是后向散射普遍增强。
2.3 激光探测气泡尾流的研究近年来,随着科学技术的发展,科技手段的提高,许多研究者试图将先进的激光技术、光电探测技术更多地应用于军事科学。
光波通过尾流区域时会发生散射现象,气泡的存在在其中起着至关重要的作用,因而最近几年来,气泡尾流的光特性已成为国内的研究热点。
许多研究者希望能找出光波穿过尾流时的光散射规律,进而通过对散射光的分析,获得气泡尾流乃至舰艇的资料,反演运动舰艇的有用信息。