水下声信号的探测在海洋资源开发和保护,海洋环境的监测,海洋测绘与勘探方面有重要的应用价值。在军事领域,声信号在海水中的传播比光波和电磁波衰减小,传播距离远,通常被用于水下通信载波信号。激光多普勒法探测水声信号可以实现快速、准确的潜艇探测,完成水下设备直接对空通信,增加通信的隐蔽性,提高通信的传输速率和实时性。基于激光多普勒技术的水表面声波探测技术,简单的说,就是用一束激光照射在被水下声源扰动的水面上,从水表面返回的散射光会产生多普勒频移,载有水下声源的信息。令水面散射光与参考光发生干涉,经过数据采集和处理从干涉信号中可以解调出水表面声波信息。进而还原出声源的信息。这种由水面作为载波介质完成空中和水下的直接通信的方法称为“激光一声”联合探测技术,这种探测方法可以克服声纳技术的覆盖范围小、蓝绿激光雷达的深度低等技术问题,因此受到越来越多的重视。此外,激光多普勒测量水声振动具有高精度,非接触式测量,高空间分辨率和实时性等优点。而且利用频率调制对水面环境要求相对较低。本论文主要研究基于激光多普勒测振技术的水下声信号的探测,主要研究内容如下：1.分析总结了水下声信号激光探测的发展历程,对国内外水下声信号的光电探测技术的方法进行总结。介绍了激光多普勒测量振动在多个领域的应用。针对水下声信号从声源传播到水面引起的水表面波进行理论分析,并对激光相干的探测手段进行理论分析论证。2.本论文主要测量频率范围为10Hz～20kHz的水下声振动,根据其信号频率特点设计了干涉光路和实验装置,根据探测要求,选择合适的激光器、探测器和放大滤波电路。在信号处理方面,因为需要探测的信号频率在声波量级范围,所以采用labview编程控制计算机声卡,对滤波放大后的信号进行数据采集到PC,用MATLAB和Audition对后期信号进行频率分析解调。实验中采用信号发生器驱动水下扬声器产生单一频率的声信号。3.本论文分析水下声信号的宽频带响应特性,实验数据显示,在10-20kHz波段,可以通过水表面波频移来探测水下声信号,在低音频10Hz～100Hz误差率在2.3%以内,100Hz～10kHz波段测量误差率在0.02%以内,大大提高了测量精度,当声源频率大于3kHz后,其特征频率被低频信号掩盖,需要进行低频滤波处理后分析。声源在1k～2.5kHz内频率响应最稳定,超过10kHz测量误差率在0.1～0.2%,测量频率与标准频率差值加大。系统噪声主要集中在1k～3kHz,这与扬声器自身频响特性有关。