珊瑚型环礁斜坡地形水下声传播特性分析

从岛礁斜坡地形条件下的声信号衰减和地形阻断效应分析出发,重点针对水下声场分布规律及其对声传播造成的影响开展研究.利用水声模型理论,结合某礁实测地形以及水文数据,建立岛礁斜坡地形下的多途声信道模型,基于Bellhop与RAM声学仿真方法,对不同地形下的声线轨迹、声传播损失以及信号时延等声场特性进行仿真分析,得出岛礁斜坡地...     

浅海起伏海底环境下的声传播

起伏海底对浅海声传播有着极大影响。文章利用一次东海夏季水文数据,结合蒙特卡洛方法统计分析了浅海长距离起伏海底环境下的声场特性,并利用射线模型分析了海底起伏对声场不确定性影响的机理。结果表明,高频声波对海底起伏的变化更为敏感,传播损失的概率分布更为分散。负跃层环境下,当声源位于跃层下方时,起伏海底对位于跃层下方接收点的声传播影响更为明显。等温层环境下,起伏海底对声传播的影响相比于跃层环境影响更小。起伏海底的倾斜度越大,声传播损失越大。对于相同倾斜度的起伏海底,相对起伏的大小,即起伏海底高度与海深的比值,比起伏周期的变化对声传播的影响更大。     

海底倾斜度对声传播的影响

1引言南海海底环境复杂,存在着许多海深及底质水平变化的区域。由于海底变化对水声物理规律有着非常大的影响[1],因此,在此类海域进行声传播预报和海底反演时的参数选取和模型构建时必须给予足够的重视。国际上关于海底大起伏的实验和理论研     

舰船低频声传播的海底损失

以密度和声速连续变化的液态沉积物层和具有切变波效应的固态基底组成的水平分层海底为海底模型，分析并进行了舰船低频声场传播到海底时的反射系数仿真计算，较为准确的预报了舰船低频声场海底损失低频特性，并探讨了以此为基础的舰船海底交界处的地震波源模型。     

海面波浪起伏对声传播的影响

位于南海某海域同一传播路径上,在2004年和2005年分别进行的两次声传播实验,两次实验中的设备、过程和方法都相同,水文变化也不大,但实验得到的传播损失相差却很大。通过对实验数据的分析表明,两次实验的传播损失差异是由于海面波浪起伏引起的。利用第一次实验数据,考虑海面波浪起伏后反演得到的海底吸收系数可以较好地解释另一次的声传播损失。因此,可以以为浅海海面波浪起伏对声传播的影响很大,在进行水下声传播规律的研究或地声参数反演研究时,应当充分考虑海面波浪起伏的影响。     

以简正波解为初始场的抛物方程算法应用于深海声传播预报

在深海中,环境参数不仅在深度上起伏变化,在水平方向上也会因内波、涡旋、锋面、洋流等现象而发生变化。对于深海声传播的预报,仍是一个值得进一步探讨的问题。简正波方法具有物理意义明确、但仅适用于水平方向环境参数不变的波导的特点,而抛物方程方法能够便捷地处理与深度、距离有关的声速、地形等环境,但其解缺乏清晰的物理意义。采用简正波解为抛物方程法的初始场,利用Ram随距离逐步递推的数值方法计算整个海域的声能量,计算存在涡旋等复杂海洋环境下的声传播特点。结果表明,该方法不仅可以计算各种环境条件下的各阶简正波的传播特点以及能量变化,而且便于深入地分析深海环境中各阶简正波的耦合特点与能量变化,计算效率大大提高且具有很高的准确性。可以作为浅海和深海中高、低频传播的通用模型。     

基于波束计算的水下声学探测设备声兼容传播过程分析

对于搭载多种声学探测设备的水下平台,不同设备的信号可能会产生相互干扰。因此,根据探测设备的波束特性,针对水下平台对海底的探测情形,来分析探测设备声兼容传播过程的特性。结合射线声学和海底散射模型,建立了声兼容分析中声传播的计算方法,并且分析了传播过程中各种因素对声兼容设计的影响。结果表明,在算例的波束条件下,声速剖面对声兼容性的影响较小,而特定类型的海底底质的影响较大。此外,水下平台距海底越高,或者波束偏转越大,声学设备间的相互干扰就越大。为了尽可能减小干扰信号的影响,应尽量避免干扰信号的发射波束和接收波束交叠,此外还给出了波束覆盖角阈值和干扰信号衰减的关系。     

典型海底地形下声线管束轨迹分析

射线模型是水声学中经典的传播模型,求解速度快,物理意义明确,每根射线管携带的能量守恒,声能沿着声线管“流动”而不穿过管壁,因此,确定了声线管束在海洋环境中的传播规律也就确定了空间声场的分布特点。文章基于Harpo模型,实现了三维声线管束轨迹的计算,并分析了典型海底地形下声线管束轨迹的传播特点,仿真结果表明,海底地形对声传播的轨迹造成了非常大的影响,特别是产生了非常明显的水平偏移,而这将会对声纳探测和定位带来很大的精度误差。     

基于深海声影区海底反射损失的地声参数反演方法

海底的声速、密度、衰减系数等地声参数,在声场预报、目标定位中十分重要。因地声参数原位测量和海底采样在深海中实施困难,需要寻找新的方法来获取地声参数。在深海声影区环境下,直达波会随着距离的增加而逐渐消失,一次反射波及多次反射波是对深海声影区声场起重要作用的多途信号。文章首先对声影区多途达到结构进行分析,利用多次比较法得到随掠射角变化的反射损失,并对海底地声参数进行反演,然后将反演的地声参数代入声场模型得到海底反射损失,将其与实验测量结果进行比较,结果吻合较好。并通过对反演过程的散点图和后验概率进行分析,证明了反演结果的可靠性。该方法可用于深海声影区的海底地声参数的反演。     

水下稳态涡流场声传播的数值模拟和实验研究

声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法获取涡流场参数。最后将通过涡流场声信号的时延结果,与实验测量值进行对比分析。结果表明,对于涡核半径为30 mm,最大切向速度为1.2 m·s^-1的涡流场,数值模拟误差小于10%,验证了基于射线声学的水下稳态涡流场声传播数值模拟的有效性。     

基于声漫步法的森林公园声景喜好度评价研究

为探究森林公园中声景的客观物理量和人主观感受的心理量之间的关系,根据声景生态学和心理物理学的相关理论,通过声漫步法和语义差异法对森林公园中的地球物理声、生物声和人工声进行主观喜好度评价,同时测量客观的物理指标,通过对主客观数据进行拟合建立了森林公园声景喜好度评价模型,并结合三者各自对应的评价模型构建了森林公园声景喜好度评价模型。在森林公园规划中,可应用该模型将森林公园中的声级数据近似模拟为声景感受得分,以仿真来访者的主观感受,为森林公园建设和开发提供参考依据,以期为声景观资源的有效管理提供一定的理论参考。     

海底沉积物声衰减与含水量关系的实验研究

海底沉积物从海底采样之后,要经过保存和运输之后才进行室内的声学物理参数测量,在这个过程中,样品不可避免的受到各种干扰。在实验室里制作了沉积物人工样品,模拟样品受到的干扰,通过测量受扰动的含水量的变化及其与声衰减系数的关系,经过频谱分析,得出随机扰动不易辨别,容易造成错误测试结果。对可能的扰动进行物理分析,并提出沉积物声衰减实验测量的若干建议。     

利用船辐射噪声反演海底吸收

1引言用宽带连续声源进行水下声传播实验,可获得精细的声场空频干涉结构,具有比定点发射声源(如脉冲声)无可比拟的优点。文献[1]和[2]就是用换能器连续发射声信号以获得不同距离下的单频相干声传播损失,用于反演或检验其反演结果。但是利用船     

浅海海底地形对吊放声呐探测距离的影响

吊放声呐的探测距离不仅与装备的自身性能和海洋水声环境特性有关,还受海底地形影响.利用射线声学模型,仿真分析了正声速梯度和带有跃变层声速梯度下,不同高度和深度的海底山体和海底盆地(简称:海盆)两种典型地形下的声传播特性.通过声传播特性,得出了不同高度和深度的海底山体和海盆两种典型地形对吊放声呐作用距离的影响.根据声传播特...     

台风“莫兰蒂”对声传播特性的影响研究

利用吕宋海峡附近海区温盐数据的数值模型进行声传播模拟计算的方法,根据相应的声速剖面及声传播损失,分析台风对声传播特性的影响。结果显示,2010年第10号台风"莫兰蒂"过境时,海洋环境对台风的响应较为迅速,海洋表层的温度和盐度变化剧烈,而声速及传播损失的变化较温度盐度缓慢。分析表明:台风过境会导致表面声速减小,深海声道最小声速增大,声传播损失增大,深海声道原第一会聚区位置最小声能损失增大5 d B,台风过境导致声线第一反折点位置下移,第一会聚区消失,使声传播距离缩短。     

海底沉积物样品声衰减与温度关系的实验研究

不同海区海水温度不同,导致不同海区沉积物温度不同;实验室环境温度变化造成沉积物温度的变化。模拟沉积物的温度变化来研究沉积物声衰减的变化,分别从声衰减系数和本文提出的温变衰减系数描述声衰减。以原状样品和人工样品为例说明了在一定厚度的海底沉积物中,声波的传播能力受到沉积物本身分布的均匀度的影响,会出现不同的衰减趋势;通过定义温变衰减系数得到了海底沉积物对能量的传播能力随温度的升高而降低。     

水下远距离声遥控关键技术分析

讨论了水下远距离声遥控所涉及到的多径效应,抗干扰和保密性,同步码及泥沙掩埋等问题,从理论和实验上对这些关键问题的解决作了较详细的分析。     

声二极管中声传播模型研究

提出一种数值计算模型以描述声子晶体和包膜气泡群构成的声二极管中声传播。声子晶体中的声传播基于有限差分的方法数值求解,而微气泡中的非线性声传播采用非线性声波方程耦合微气泡振动方程求解。数值模拟的结果与已报道的实验结果相符合,证明了数值模型的有效性。在此基础上进一步讨论了包膜气泡参数改变对声二极管整流比的影响。