水下目标激光探测-讲课剖析
水下目标光电探测技术及其进展
第３２卷第６期 ２０１１年Ｉ１月 应用光学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖ０ｌ＿３２ Ｎｏ．６ ＮＯＶ．２Ｏ１１
文章编号：１００２—２０８２（２０１１）０６—１０５９—０８
水下目标光电探测技术及其进展
陈 超，杨鸿儒，吴 磊，黎高平
（西安应用光学研究所，陕西西安７１００６５）
摘要：随着电子技术、激光技术和信号处理技术的发展，光电探测技术应用于水下目标探测方
面的研究重新成为热点。介绍了距离选通、激光线扫描、条纹管成像、载波调制、布里渊散射、偏
振差分成像技术的原理、特点以及国内外发展现状，重点分析和比较了国内外已有水下目标光
电探测系统的性能水平和应用前景，指出水下目标光电探测技术的最新进展以及发展趋势。
关键词：水下目标；光电探测；距离选通；激光线扫描；条纹管成像
中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１１３２．０６０１００２
Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ
ＣＨＥＮ Ｃｈａｏ，ＹＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ｒｕ，ＷＵ Ｌｅｉ，ＬＩ Ｇａｏ—ｐｉｎｇ
（Ｘｉ’ａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｌａｓｅｒ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓ—
ｔｅｒｎｓ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ａｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｓｕｂｊ ｅｃｔ．Ｔｈｅ
ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｃｈｅｍｅ，ｓｔａｔｕｓ，ｔｙｐｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃａｌ
激光水下通信
1.激光对潜通信的作用及前景
一．潜艇通信概述
潜艇主要工作于水下30~400m，带有核弹头的导弹核潜艇可在海水300~400m深度
活动几个月 因此，发展核潜艇具有极重要的战略意义。而潜艇航行深度及航速的快
速发展．给通信带来巨大困难。随着通信技术的发展，干扰机在定位、识别等领域取得了重大突破。对潜艇来说，隐蔽性就是生命。如采用传统的超短波无线电对潜
通信，潜艇应浮至近水面伸出天线对外收发电文、极易暴露目标。
图1示出了无线电渡、红外、可见光和紫外、x射线在海水中的衰减曲线。从图
看出，频率低于1×103Hz的无线电超长波在海水中的衰减值小于ldB／m；频率约6×1014Hz的0．48m蓝绿激光波长在海水中的衰减值小于1×10-2。dB／m。困此，岸
对潜通信具有两个“窗口”，即超长波无线电通信窗El和0．48v．m的蓝绿激光波长
窗口 两者相比，0．48v．m的蓝绿激光波长为对潜通信的最佳窗El，即激光通信“窗
口”。
激光对潜通信不仅具有超长波通信的全部优点，还具有传输速率高、信息容量大、 ：抗电磁和核辐射干扰，方向性强、体积小、隐蔽性好等超长波无法与之比拟
的优点，能实现最复杂的通信系统。如地面通过卫星对潜实施激光通信，仅发射三
颗卫星，先从地面用微波向卫星发送信息，再经卫星上的激光束向潜艇所在海域进
行扫描传输信息，而不影响潜艇的战术机动，能对400m 以下深度、航运3O节以上的战略核潜艇实施全球海域的通信联网。
二、激光对潜通信的作用及前景
不同波长的光波穿透水的能力不同，经测量表明，无论在海水或纯水中，水下传输的有效光波长范围0．47～0.54m的蓝绿可见光，称光波穿透海水的蓝绿光“窗
口”，最佳波长为0．48m。
经测量，蓝绿光在海水中的穿透深度可达600m，这一特性与极低频120～180m
比较，在海军对潜通信中具有极大的吸引力。美国海军一开始的基本设想和方案是：
(1)先从地面将报文用微波送至卫星，再由卫星上的蓝绿激光发到潜艇所在海域；
水下小目标成像与检测开题报告
水下小目标成像与检测开题报告
1. 研究背景与意义
随着水下探测技术的不断发展，水下小目标成像与检测技术成为了研究的热点。在海洋资源开发、水下考古、海底工程建设等领域中，对水下小目标的精确成像与检测对于保障工作的顺利进行具有重要的意义。此外，水下小目标成像与检测技术对于军事领域的水下监视、无人潜水器的导航、潜艇的隐蔽探测等也有着重要的应用价值。因此，开展水下小目标成像与检测技术的研究具有重要的理论和实践意义。
2. 文献综述与现状分析
目前，水下小目标成像与检测技术已经得到了广泛的研究和应用。在国内外学者的研究中，主要的研究方向包括水下激光成像、声纳成像、多波束测深等。其中，水下激光成像技术具有较高的分辨率和抗干扰能力，但是其作用距离较近；声纳成像技术具有较远的探测距离和较强的抗干扰能力，但是其分辨率较低；多波束测深技术则具有较高的横向覆盖率和分辨率，但是其探测深度有限。因此，针对水下小目标成像与检测技术的现状和存在的问题，本研究将开展综合性的研究，探索一种新型的水下小目标成像与检测方法。
3. 研究内容与方法
本研究将采用光学成像和声纳成像相结合的方法，通过对水下小目标的成像与检测开展研究。具体的研究内容如下：
（1）研究光学成像和声纳成像的原理和特点，建立数学模型，分析其可行性和优劣性。
（2）设计并制造适用于水下环境的相机和声纳设备，研究其性能指标和测试方法。
（3）研究水下小目标的特征提取和识别算法，开发智能化的图像处理软件。
（4）搭建实验平台，进行水下小目标成像与检测的实验验证，并对实验结果进行分析和评估。
（5）总结实验结果，完善理论模型，优化算法，提出改进措施，撰写论文并发表。 4. 技术路线与实施方案
本研究的总体技术路线如下：首先进行文献综述和现状分析，明确研究内容和目标；然后设计实验方案和研究方法，建立数学模型；接着进行实验平台的搭建和设备的制造、调试；最后进行实验验证和分析，得出结论并提出改进措施。具体实施方案如下：
探测水下物体实验报告(3篇)
第1篇
一、实验背景
随着水下考古、海洋工程以及水下救援等领域的发展，探测水下物体的重要性日益凸显。本实验旨在研究不同探测方法在水下物体探测中的应用效果，并分析其优缺点，为实际应用提供参考。
二、实验目的
1. 探究声呐、水下机器人、激光雷达等技术在水下物体探测中的应用效果。
2. 分析不同探测方法的优缺点，为实际应用提供参考。
3. 提高学生对水下物体探测技术的认识，培养实际操作能力。
三、实验材料与设备
1. 实验材料：水槽、橡皮泥、钩码、尺子、橡皮筋、刻度杯、记录表等。
2. 实验设备：声呐设备、水下机器人、激光雷达系统、单光子探测器阵列、显示器等。
四、实验步骤
1. 声呐探测实验
（1）将声呐设备放置在水槽中，调整探测深度。
（2）在水槽中放置橡皮泥，模拟水下物体。
（3）开启声呐设备，观察并记录声呐图像。
（4）分析声呐图像，判断橡皮泥的位置和形状。
2. 水下机器人探测实验
（1）将水下机器人放入水槽中，调整探测深度。
（2）在水槽中放置橡皮泥，模拟水下物体。
（3）操作水下机器人，观察并记录其探测过程。
（4）分析水下机器人的探测结果，判断橡皮泥的位置和形状。 3. 激光雷达探测实验
（1）将激光雷达系统放置在水槽中，调整探测深度。
（2）在水槽中放置橡皮泥，模拟水下物体。
（3）开启激光雷达系统，观察并记录其探测过程。
（4）分析激光雷达图像，判断橡皮泥的位置和形状。
4. 单光子激光雷达探测实验
（1）将单光子激光雷达系统放置在水槽中，调整探测深度。
（2）在水槽中放置橡皮泥，模拟水下物体。
（3）开启单光子激光雷达系统，观察并记录其探测过程。
（4）分析单光子激光雷达图像，判断橡皮泥的位置和形状。
五、实验结果与分析
1. 声呐探测实验
声呐探测能够有效识别水下物体，但在复杂的水下环境中，声呐图像的分辨率较低，容易受到干扰。
激光声水下目标探测器的设计
第４ｌ卷第７期 Ｖｏ１．４ｌ Ｎｏ．７ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１２年７月 Ｊｕ１．２０１２
激光声水下目标探测器的设计
刘 涛，王江安，宗思光，梁善勇
（海军工程大学电子工程学院，湖北武汉４３００３３）
摘 要：针对一种水下目标的声探测方法设计了激光声水下目标探测器。对激光声信号产生机理进
行研究，并开展了水下探测器发射声信号检测的实验。结果表明：强脉冲激光聚焦于液体介质可以产
生爆炸性球面声源，探测器内部的声反射面将球面声信号转变为高指向性的平面波信号。通过对探测
器的发射信号和接收的目标回波信号进行数值计算，发现探测器发射信号具有窄波束指向性、高距离
分辨力和远探测距离等特点，可以满足水下目标ｇｇ￣Ｊｎ，，ｌ的应用需求。
关键词：激光声； 水下目标； 探测器； 距离分辨力
中图分类号：ＴＮ２４９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２２７６（２０ｌ２）０７一ｌ７６７—０５
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｂｙ
ｌａｓｅｒ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｏｕｎｄ ｓｉｇｎａｌ
Ｌｉｕ Ｔａｏ，Ｗａｎｇ Ｊｉａｎｇ ａｎ，Ｚｏｎｇ Ｓｉｇｕａｎｇ，Ｌｉａｎｇ Ｓｈａｎｙｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａＶ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｂｙ ｌａｓｅｒ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｏｕｎｄ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ
ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔａｒｇｅｔ ｂｙ ｓｏｕｎｄ．Ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｏｆ ｌａｓｅｒ・ｉｎｄｕｃｅｄ ｓｏｕｎｄ ｗａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ
水下激光成像系统设计及实验
第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月Vbl．36SupplementI】臣6鼍redandI。aserEnginee血gSep．2007
水下激光成像系统设计及实验
杨述斌1，彭复员2
(1．武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430073；
2．华中科技大学电子信息工程系，湖北武汉430074)
摘要：针对水下目标探测这一难题，设计了基于距离选通技术的水下激光成像系统并进行了相关实验。从实验结果来看，该系统可有效克服激光后向散射并对水下目标进行成像，对于水下目标探测、识别十分有效。，关键词：水下激光成像：距离选通；后向散射
中图分类号：TN248文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(探测与制导)一0075．04
1飞■'●nl■■●●J_，eSlgnanneXperlment0IanUnnerWaterIaSerlma里qngSVStem
W凼GShu-biIll，PENGFu．yuan2(1．sch砌ofEle嘣cal＆Ⅻb玎nali∞Eng．，w盯'‰430073，chiIla；2．呻t_ofElec咖ics＆埘．o彻撕∞Eng．，邸sT，wuh姐430074删
Abstr舵t：Unde刑atertargetdete‘：tionisalwaysdif!ficult．Anunde哪aterlaserima百ngsystemis
desiglledbasedonrangegatingaIldrelatedexperimentsareprocessed．Theexperimentsprovedmatme
imagingsystemcouldefficientlyeliIIlinatebackscattered1aserand、lnderwaterta唱etiImgew鹊obtained．n
isaef!I[iciemmemodinunderwatertargetdetectionarldrecognition．Keywortls：Underwaterlaserima百ng；RaIlgega廿ng；Backscat时
水下光学探测发展综述
一、水下探测技术发展现状
光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3 部分组成：从目标反射回来并经水介质光在水中传播，接收器接收的光信息主要由3
部分组成：从目标反射回来并经水介质吸收、散射损耗后的成像光束；光源与目标之间水介质散射的影响图像对比度的后向散射光；目标与接收器之间水介质散射较小角度并直接影响目标细节分辨率的前向散射光。与大气成像技术相比，水下成像技术的研究重点就是减小水介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对水下通信、成像、目标探测所造成的影响。目前主要有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点如下所述。
1 同步扫描成像
同步扫描技术是扫描光束(连续激光)和接收视线的同步，利用的是水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。如图1，激光扫描装置器使用窄光束的连续激光器, 同时使用窄视场角的接收器, 探测器与激光扫描装置分开放置，这样使得被照明水体和接收器视场的交迭区域尽量减少, 从而让后向散射光尽量少地进入接收器中,再利用同步扫描技术, 逐个像素点探测来重建图像，有效地提高成像的信噪比和作用距离。
美国Westinghouse 公司为美国海军生产的一种机械同步扫描SM2000 型水下激光成像系统, 其成像距离是普通水下摄像机的3 ～5 倍，有效视场可达70°，在30m 作用距离上可分辨25mm 量级的图像。该系统的有效视场大约为距离选通技术的5 倍, 成像质量(即分辨率)也比距离选通好。
图1：
2、距离选通技术
距离选通技术是利用脉冲激光器和选通摄像机，以时间的先后分开不同距离上的散射光和目标的反射光，使由被观察目标反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通工作的时间内到达摄像机并成像。如图2，采用脉冲激光源照明目标，接收端使用距离选通门，在照射的短脉宽激光的光从目标返回前，相机快门一直关闭，信号光抵达时，快门才打开，这样使得接收器几乎同时接收到整个视场内所有景物的反射光。在该系统中, 非常短的激光脉冲照射目标物体，照相机快门打开的时间相对于照射目标的激光发射时间有一定的延迟, 并且快门打开的时间很短, 在这段时间内, 探测器接收从目标返回的光束, 从而排除了大部分的后向散射光。
水下成像技术
水下激光成像技术
5 水下激光成像技术
本文主要介绍了近年发展起来的三种主要的激光水下成像方法，即常规水下激光成像、高分辨率水下激光三维成像和偏振激光成像，分析了它们各自的工作原理、特点以及各自的发展状况。
水下成像技术在水下目标发现、海面材料探测及海洋地理工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。与我们平常所见空气中成像技术不同，水介质的特性是强散射效应和快速吸收功率衰减，因此直接将摄像机运用到水中，由于强散射效应，图像的噪声很大，且距离有限。激光器的运用从某种程度解决了成像的距离问题，在过去的几年中，成像距离和图像质量得到了很大程度的提高，这些进步都是因为采用了非传统成像技术和激光技术。本文对主要的几种水下成像技术进行了分析，讨论了它们各自的技术原理和发展动态。
5.1 工作原理
由上所述，与大气成像技术相比，水下成像技术的重点是要减小水这一特定介质所具有的强散射效应和快速吸收功率衰减特性对成像质量的限制。目前已经有几种成像技术在实际中得到应用且达到较好的工作效果，它们的工作原理和技术特点见表1。
表1 主要水下成像技术的工作原理比较
成像技术名称 工作原理
常规成像技术 激光扫描 激光器发出激光束，探测器接收激光束中心反射光，通过二者的同步机械扫描成像
距离选通 激光器发出激光束，不同距离发射回来的激光到达探测器的时间不同，对探测器的成像进行快门选通，仅保证一定距离的反射光能被探测器接收
三维成像技术
条纹管 激光器发出扇形光束，接收装置是时间分辨条纹管，所以同一时刻能探测到来自不同距离的反射光信息，通过扫描可得到二维图像，采用CCD技术可对距离和方位图进行存储
偏振成像 利用物体的反射光和后向散射光的偏振特性的不同来改善成像的分辨率
5.1.1 常规激光水下成像技术
常规水下成像技术包括激光扫描水下成像和距离选通激光水下成像。其中激光扫描水下成像是利用水的后向散射光强相对中心轴迅速减小的原理。该技术采用准直光束点扫描和基于光电倍增管的高灵敏度探测器的窄视域跟踪接收。如图1，在这种系统中，探测器与激光束分开放置，激光发射器使用的是窄光束的连续激光器，同时使用窄视场角的接收器，两个视场间只有很小的重叠部分，从而减小探测器所接收到的散射光。利用同步扫描技术，逐个像素点探测来重建图像。因此这种技术主要依靠高灵敏度探测器在窄小的视场内跟踪和接收目标信息，从而大大减小了后向散射光对成像的影响，进而提高了系统信噪比和作用距离。
基于单光子的星载激光水下目标探测深度研究
第48卷第7期 2018年7月激光与红外 LASER & INFRAREDVol.48，No. 7 July, 2018
文章编号:1001-5078 (2018) 07-0809-06 •激光应用技术-
基于单光子的星载激光水下目标探测深度研究
彭志兴，周保琢，陈华，张志，谭平(四川航天系统工程研究所，四川成都610100)
摘要：卫星对海探测具有大面积同步观测、全天时工作、不受领海领空限制等优点。为此，本 文分析了卫星对海探测的激光链路损耗，构建了星载激光水下目标探测能量传输模型，探讨了 基于单光子机制的星载激光对水下目标探测的极限深度。结果表明，在I类海区，对于水下等 效直径为2 m的物体，星载激光在200 km高度对水下目标探测的最大深度为212 m。因此，
在中低轨道开展星载激光对深海水下目标进行探测是可能的。本文的研究工作为进一步开展 星载激光深海水下目标探测提供支持。关键词：激光;探测深度;水下目标;卫星；单光子中图分类号：TN249 文献标识码：A DOI：10.3969/j. issn. 1001-5078.2018.07.002
Study on detection deptti of underwater target based
on spaceborne laser single photon detection
PENGZhi-xing，ZHOUBao-zhuo，CHEN Hua’ZHANG Zhi’TAN Ping(System Engineering Institute of Sichuan Aerospace,Chengdu 610100,China)
Abstract ：Satellite-to-sea exploration has the advantages of large-area synchronous observation，full-day operation,and no restrictions on territorial waters and airspace. The laser link loss of satellite-to-sea observation was analyzed，andthe energy transmission model of the spaceborne laser underwater target detection was built, and the correspondinglimit detection depth based on single-photon detectors was discussed. The results show that in the case of the first class sea area and 200 km orbital height，the maximum detecting depth achieves 212 mto the underwater targets with aquivalent diameter of 2 m. Therefore,it is possible to detect the deep-sea underwater targets by spaceborne lamedium or low orbit. This research provides a support for further development of the deep-sea underwater tation by spaceborne laser.Key words:laser;detection depth;underwater target;satellite;single photon
激光致声探测水下目标分析
篁 二 ！ ＣＮ１１—２０３４／Ｔ 实验技术与管理 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 第３１卷第６期２Ｏ１４年６月 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２０１ ４
激光致声探测水下目标分析
曹博文，龚 杭，汲 壮，严一民
（电子科技大学物理电子学院，四川成都 ６１００５４）
摘要：针对激光热膨胀致声，研究声波的接收信号及特性。分析了微音器接收端声波信号的产生原因是水 底反射波和水面反射波，但是由于受实验条件限制没能分辨出这两种声波信号区别，对这一问题有待继续探 究。结合实验现象，利用Ｍａｔｌａｂ分析微音器接收声波信号的时问差与水深相互关系，并得出一组声波传播时 间与距离和声波速度在两种介质的折射关系表达式。通过仿真可以在理论上对探测水深进行计算。 关键词：探测水深；激光热膨胀致声；声波；微音器 中图分类号：ＴＮ２４９；Ｐ２２９．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００２ ４９５６（２０１４）６—００７３—０３
Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｌａｓｅｒ－ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ
Ｃａｏ Ｂｏｗｅｎ，Ｇｏｎｇ Ｈａｎｇ，Ｊｉ Ｚｈｕａｎｇ，Ｙａｎ Ｙｉｍｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５４。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ ａ ｂｅａｍ ｏｆ ｓｔｒｏｎｇ ｌａｓｅｒ ｉｓ ｐｒｏｊ ｅｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ，ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ ｃａｒｒｉｅｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅｒｍｏｅｌａｓｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｃｏｍｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ’Ｓ ｄｅｆｅｃｔｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｓｕｃｃｅｅｄ ｉｎｔｏ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅｍ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｕｔｃｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｍａｔｌａｂ ｉｓ ａｌｓｏ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌｉｎｋ ｏｆ ｗａｔｅｒ’Ｓ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｕｄｉｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｏｆｆｅｒｓ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘａｃｔ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｗｉｔｈ ｗｈｉｃｈ，Ｍａｔｌａｂ ｃａｎ ｇｉｖｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｐｔｈ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ；ｌａｓｅｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ；ｓｏｕｎｄ ｗａｖｅ；ａｕｄｉｏ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｅｃｅｉｖｅｒ