实测海洋环境噪声数据谱级特性研究

通过对噪声测量潜标系统测得的94 d海洋环境噪声数据及相应的气象数据进行联合时频、相关性、统计特性分析,得到试验海区风速、降雨等自然现象与噪声谱级之间的关系。分析结果表明,海洋环境噪声谱级与风速变化在低频段相关性较低,高频段相关性较高,同时1 k Hz以上频段谱级值分布接近呈正态分布;降雨对环境噪声的影响主要分布在500 Hz以上频段。     

极低频海洋噪声与风的相关性研究

风通过影响海洋表面从而产生200 Hz以上的深海环境噪声,但有研究指出,通过风生表面波之间的非线性相互作用产生的驻波,能够与海床共振构成海底微震,从而产生10 Hz以下的噪声。针对这一新型风生噪声机制,本研究对威克岛海域10 Hz以下的极低频噪声进行了分析。比较了不同频率下海洋环境噪声功率谱级与风速的相关性,并讨论了风速和风向对设立在威克岛南北部二组水听器三联体信号的影响,结果表明2 Hz处的海洋环境噪声级与风速相关性最好,而风速和风向变化越剧烈海洋环境极低频噪声与风速风向的相关性越好。     

基于潜标测量的海洋环境噪声谱特性分析

利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量,16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明,800~5 000Hz范围内,噪声谱与风速相关性最好,且风速越大相关性越好,噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化,但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深,因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化,且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。     

南海某海域海洋环境噪声谱级风关特性分析

为探索南海某区域海洋环境噪声谱级与风场的相关特性,结合潜标海洋环境噪声数据及对应海域的海面风场再分析数据,计算各频段噪声级与风速相关系数及线性拟合函数。分析结果表明:400～1 000 Hz频段,海洋环境噪声谱级与海面风速的相关系数在0.5～0.8之间,达到中等相关。1 000～5 000 Hz频段,两者互相关系数大于0.8,达到高度相关。对海洋环境噪声谱级与对数风速的回归分析结果显示,1000～5 000 Hz频段,两者的线性函数关系显著;并且在1 000 Hz附近的拟合斜率最大,海洋环境噪声谱级对海面风速变化的灵敏度最高。     

东沙海域海洋环境噪声特性分析及其与风速的相关性研究

本研究利用亚洲海国际实验南海区所获取的海洋环境噪声数据,研究了2001年5月3日0时至5月17日0时海洋环境噪声的时频特性.实验期间有热带风暴西马仑经过,导致海面风速和风生海洋环境噪声随西马仑的逼近和远离出现了显著的升降.以1 250 Hz的海洋环境噪声为例,海洋环境噪声级在这一期间内有一个明显的升高、稳定和缓慢下降的过程.结合再分析风速数据研究海洋环境噪声级与风速的相关性,结果表明,在较高频1 250 Hz处,海洋环境噪声级与风速的互相关系数r为0.50;在较低频50~400 Hz处,两者的互相关系数r在-0.20~0.20之间.此外,本研究利用噪声级与对数风速之间的线性关系式,将海洋环境噪声级与实验过程中海面风速数据做回归分析,确定拟合系数,将此系数用于反演估计海面风速,反演误差在5%~20%之间.     

水下打桩和船舶噪声对斑海豹听觉影响的初步分析

通过测定水下打桩和船舶噪声,利用Matlab软件对两类典型海洋噪声的时-频统计特性进行分析,结合斑海豹听阈和发声频域特性,分析水下打桩和船舶噪声对斑海豹的影响.结果表明:水下打桩及船舶噪声的主要能量分布频段(0～4.0 kHz)与斑海豹听阈敏感频段(0.1～ 100.0 kHz)及发声频段(0.4 ～ 1.5 kHz)相重叠;水下打桩噪声所产生的强噪声声源级(206 dB)会高于斑海豹可忍受的最高声源级(190 dB).由此推断,两类噪声会对斑海豹的生境产生严重干扰,轻者可能导致斑海豹的习性改变及感知和交流能力减弱,重者则会造成斑海豹的听阈丧失.本研究为斑海豹的声学保护提供声学参数依据,并为进一步深入研究提供参考.     

近海风电场水下打桩辐射噪声特性测量分析

对滨海海上风电场一次完整的打桩过程不同水深处环境噪声进行监测和分析。结果表明:打桩过程水下辐射噪声脉冲信号,在所研究海域附近环境噪声级由原来打桩前的130 d B左右瞬间增加约20~50 d B,20~20 000 Hz频段,打桩噪声谱级高于工程前该海域背景环境噪声谱级约30~65 d B,100~1 000 Hz频率打桩辐射噪声谱级出现多个峰值,不同水深谱级最高峰值频率为200 Hz。根据打桩水下辐射噪声监测结果和浅海Marsh和Schulkin半经验公式,计算打桩辐射噪声声源级(距声源中心1 m处)为210.2 d B(参考声压1μPa)。为水下打桩辐射噪声的深入研究提供了基础数据,分析结果可供海洋环境和海洋生物保护研究参考。     

海洋环境噪声观测技术及数据处理方法

海洋环境噪声是水声信道中的干扰背景场,是影响主动声纳探测能力、限制被动声纳工作性能发挥的主要原因之一.文中详细介绍了目前海洋环境噪声观测的技术手段、测量方法和数据处理方法,并根据实际测量的海洋环境噪声数据,详细分析了海洋环境噪声1/3倍频程带宽内的噪声频谱级计算方法和步骤.     

近海海上风电场水下噪声传播模型适用性研究

通过现场采集近海海上风电场工程区运营期风机水下噪声和背景噪声数据,计算了噪声信号的倍频带声压级,功率谱级和峰值声压级,确定了海上风电场水下噪声总声源级为148.3 d B,以此开展近海海上风电工程风机水下噪声频域特性、功率密度谱特性等研究。在此基础上使用Kraken简正波模型和Bellhop射线模型对风电场运营期风机水下噪声在水平与垂直方向上的传播进行模拟,模拟了噪声在不同频带内的衰减程度,结果显示模型模拟结果在不同频率下的衰减趋势有着很大差异,产生了明显的多途干涉现象,通过实测数据对建立的噪声传播模型进行验证,发现Kraken简正波模型在500 Hz以下,Bellhop射线模型在500 Hz以上适合模拟实际水下噪声传播情形,同时海区本身背景噪声的存在会对预测的准确性产生影响。这些结论可用于进一步对近海海上风电场水下噪声传播的研究。     

海上航船分布及其对海洋环境噪声的影响

当代水下目标探测向低频远程发展,海洋环境噪声的低频特性倍受关注,航船噪声是海洋中的主要低频噪声源。近几十年来,海上航运量迅速增长,导致海洋环境低频噪声大幅升高,增加了海洋环境的噪声污染。本文依据港口进出航船信息库和船舶自动识别技术数据库资料,分析历史航船分布数据,依据获得的某开阔海域航船分布规律,建立数值模型估计了航船噪声源对低频海洋环境噪声特征的影响。结果表明,日进、出港的航船数近似满足正态分布,近海开阔海域单位面积、单位时间内的航船数近似满足泊松分布;由于海上航船的影响,海洋环境噪声强度呈明显的水平非均匀分布状态。     

Faithful quantum secure direct communication protocol against collective noise

An improved quantum secure direct communication (QSDC) protocol is proposed in this paper. Blocks of entangled photon pairs are transmitted in two steps in which secret messages are transmitted directly. The single logical qubits and unitary operations under decoherence free subspaces are presented and the generalized Bell states are constructed which are immune to the collective noise. Two steps of qubit transmission are used in this protocol to guarantee the security of communication. The security of the protocol against various attacks are discussed.     

Prediction of non-cavitation propeller noise in time domain

The blade frequency noise of non-cavitation propeller in a uniform flow is analyzed in time domain. The unsteady loading (dipole source) on the blade surface is calculated by a potential-based surface panel method. Then the time- dependent pressure data is used as the input for Ffowcs Williams-Hawkings formulation to predict the acoustics pressure. The integration of noise source is performed over the true blade surface rather than the nothickness blade surface, and the effect of hub can be considered. The noise characteristics of the non-cavitation propeller and the numerical discretization forms are discussed.     

考虑自由面反射作用的圆柱流噪声计算

对于现代舰船而言噪声是其关键性能之一,目前水下航行体的流激噪声预测方法已经较为成熟,但是水面舰船的水动力噪声研究起步较晚,还没有形成系统的预报方法和控制手段。使用开源CFD工具包OpenFOAM求解器,流场通过大涡模拟方法求解,自由液面则依靠VOF方法捕捉,通过Curle方程预测远场噪声,基于镜像法考虑自由面的反射作用,数值模拟近自由面圆柱周围的声场分布。开展了Re=3 900下距离自由液面不同高度的圆柱辐射噪声求解,主要结合流场分析自由面对声场的扰动作用和不同深度对水下几何体流噪声的影响。初步考虑了自由液面波形对辐射噪声的反射作用,为后续预测水面舰船的水动力噪声特性提供依据,自由面对辐射噪声的阻抗等作用还需进一步研究。     

西沙北部海域海洋环境噪声频谱特性

Ambient noise is very important in the prediction system of a sonar performance, because it determines the detection ranges always in a passive sonar and usually in an active sonar. In the uncertainty issue for the so-nar performance, it is necessary to know this factor＇s statistical characteristics that are only obtained by data processing from the underwater ambient noise measurements. Broad-band ambient noise signals from 16 hydrophones were amplified and recorded for 2 min every 1 h. The results show that the ambient noise is essentially depth independent. The cross correlation of the ambient noise levels （1, 6 and 12 h average） with a wind speed is presented. It was found that the correlation is excellent on the upper frequency band and the noise levels correlate better with high wind speed than with low wind speed.     

海洋环境噪声垂直分布测试和分析

采用船舷法对某海域海洋环境噪声垂直分布进行了测量.数据处理与分析结果表明,在6种接收深度下,当地的海面风生破碎波浪噪声对环境噪声有显著贡献.给出了所测海域环境噪声在0.1～20.0kHz频段的宽带声级和接收深度以及多种频率谱级与风速的对数之间的关系.1.0～4.0kHz频段的谱级与风速的对数呈良好的线性关系,且基本上不受接收深度的影响.