近年来,在渔业水声学领域,宽频带科学探鱼仪已成为一个研究热点,特别是用于水生动物目标的判别,个体大小及生物量的估算中。使用宽频技术,可以得到整个频率带范围内的回波特征,即可以得到目标回波散射的频率谱,极大地增加了信息量,特别是有利于提高目标的判别精度。目前在宽频带换能器的研制已有一定的发展,但十分缺乏宽频带数据的采集及处理软件,因此自主开发基于宽频带换能器的宽带数据采集及处理软件很有必要。本文提出了基于宽频带超声换能器的渔业宽带测量的相关技术,用以采集、记录和分析宽频带超声换能器的宽频带声学数据。本文研究的主要目的是开发基于宽频带超声换能器的渔业宽带测量系统,期望达到宽频带数据的采集与记录,以及对宽频带数据的脉冲压缩处理的功能,并且能从压缩后的宽频带数据中反演出指定频率的回波图像以及体积-后向散射谱并估算目标生物的体长与密度分布。该宽频带测量系统在硬件方面集成了宽频带超声换能器以及PicoScope 4262双通道示波器,软件方面主要通过C#编程语言构建基于.NET Framework的应用程序,进行系统UI界面的构建,实现宽频带换能器数据的接收、实时显示和记录功能;利用Matlab编程语言实现脉冲压缩功能,以及对压缩后宽频带声学数据的后处理及分析功能。本文研究的内容是以宽频带换能器为主要设备,以C#编程和Matlab算法为主要方法,分别探讨了宽频带声学数据数据采集、显示和存储系统的说明以及宽频带声学数据的脉冲压缩和压缩后数据的后处理。首先,研究宽频带换能器数据接收仪器来完成数据的显示与记录;其次,根据脉冲压缩的原理,研究宽频带声学数据脉冲压缩的处理方法;最后,研究压缩后宽频带声学数据的后处理方法,进行系统校准、特定频率回波图像和体积-后向散射频率谱的反演、目标生物的密度分布的估算。本文主要的研究成果如下:1.使用C#和Matlab混合编程设计基于宽频带换能器的数据实时显示与采集系统。经过实验室信号发生器及海上实验的数据采集验证,该系统可以有效实现基于宽频带换能器的数据的实时显示及采集和记录功能。而且使用C#和Matlab混合编程的方法,可以增大运算速度并提高编程效率。系统采集到的宽频带数据以csv文件的格式存储于计算机硬盘之中,可以用于后续进一步的处理与分析。2.根据脉冲压缩技术的原理,利用Matlab编程语言对宽频带数据进行脉冲压缩,之后利用15.9 mm标准球的宽频带数据进行脉冲压缩的验证性试验。理论分析和试验结果表明,脉冲压缩技术可以有效地提高宽频带系统的信噪比及其距离分辨率,能够为宽频带数据的后处理奠定基础。3.利用15.9 mm的标准球的回波数据对脉冲压缩后的宽频带数据进行了系统校准。之后根据体积-后向散射系数和20-200kHz范围内频率的信噪比大小分布情况,反演了指定频率下的回波图像。之后选择宽频带回波数据中的南极磷虾聚集体作为后处理的感兴趣区并计算其体积-后向散射谱。根据感兴趣区各单元格的体积-后向散射强度推断出探测到的目标生物集群的密度分布情况。