舰船尾流的光学检测近十多年来已成为国内一个新的研究热点。其基本原理是基于激光在尾流区域内外传播特性的不同。向水中主动发射激光,通过检测激光参量的变化以判断尾流的存在与否以及尾流的特性,从而达到间接检测目标舰船的距离、方位等参数。相比于声学检测,由于激光波长短、传播速度高、方向性好,尾流光学检测却避免了在水中传播损耗大的缺点,具有灵敏度高、抗干扰性强、探测距离远等优点,并使得常规的声学干扰和对抗手段失去作用。此外,尾流光学检测的研究也可以为诸如海鸣、气溶胶等海洋现象以及其他气液两相流过程的光学检测提供一定的参考。本文对舰船尾流的频域检测方法进行了较为深入的研究,所取得的主要研究成果为:1.理论研究了尾流气泡群的特征与后向散射激光多普勒频移信号特征之间的关系。利用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法对尾流区运动气泡群后向散射激光多普勒频移谱进行了理论模拟,重点分析了气泡数密度和气泡群速度分布对后向散射光信号多普勒频移谱特性的影响。模拟结果表明,随着尾流中气泡数密度和气泡群速度分布范围的增大,后向散射光信号的多普勒频移谱的幅度、截止频移也随之增大。2.实验研究了实验室模拟尾流的特征与后向散射激光多普勒频移信号特征之间的关系。在理论分析的基础上,利用差动型激光多普勒探测方法,搭建了测量后向散射光信号差动多普勒频移谱的光路系统。分别在实验室水槽和消声水池内,实验研究了不同气泡数密度和不同速度分布下的模拟尾流气泡群后向散射光多普勒频移谱特性,实验结果与理论模拟基本符合。3.分析了实验数据的统计特性。对采集到的实验数据进行了统计处理,定量分析了后向散射激光多普勒频移信号频移谱的频谱宽度、频谱峰值和频谱面积三项特征参数在不同实验室模拟尾流下的变化特性。为基于激光后向散射多普勒频移变化的尾流光学检测方法提供了定量参考依据。4.提出了一种尾流光学检测的新方法。在分析了现有的连续激光散射强度检测、成像检测、脉冲回波检测和偏振检测等四大类不同的尾流光学检测方法的基础上,提出了基于激光后向散射多普勒频移信号频移谱的频谱宽度、频谱峰值和频谱面积等特征参数变化的舰船尾流光学检测新方法。