用射线参数法遥测浅海沉积层声的特性

本文根据射线参数法测量了浅海(水深约40米)沉积层中的声速与层厚。实验中采用爆炸声源。两个水听器．其中一个固定于声源附近。用以计算爆炸开始时间．另一个用于在不同水平距离接收海底及沉积层下界面的反射信号。用磁带记录仪和示波器配以照相记录仪两种方式记录．所得沉积层中声速值与根据底质取样所得声速值基本一致。     

浅海声反射损失的实验研究

本文介绍在水深40-90米的浅海海域中三种类型沉积层海底上，用爆炸声源进行的海底反射损失的实验研究结果。实验结果与按均匀半空间底模型计算所得海底反射损失的理论曲线作了比较。结果表明：反射损失值明显地与底的类型有关，细砂底的反射损失较小，粉砂质泥次之，而粉砂质粘土的反射损失较大；对于同类型的海底，孔隙度大者反射损失也较大。此外，还讨论了沉积物中声速的两种经验公式的适用性。     

浅海声反射损失的实验研究

本文介绍在水深40—90米的浅海海域中三种类型沉积层海底上,用爆炸声源进行的海底反射损失的实验研究结果。实验结果与按均匀半空间底模型计算所得海底反射损失的理论曲线作了比较。结果表明:反射损失值明显地与底的类型有关,细砂底的反射损失较小,粉砂质泥次之,而粉砂质粘土的反射损失较大;对于同类型的海底,孔隙度大者反射损失也较大。此外,还讨论了沉积物中场速的两种经验公式的适用性。     

海底沉积物孔隙度与声速的关系

给出大陆架海底沉积层中声速(压缩波)V_p依赖于沉积物孔隙度n的一个新的经验公式,该公式当n=100时,V_p=V₀,V₀为海底水声速.公式的计算值与我国周边大陆架测量值吻合较好,并将其结果与国内外成果作了对比讨论.     

基于高分辨率浅剖与钻孔信息对比的金州湾海底声速的统计特征

声波在海底沉积物中的传播速度是一个重要参数，弄清海底沉积物中声速的变化规律具有极其重要的意义。以渤海金州湾海域为例，在进行畸变校正的基础上，基于高分辨率浅地层剖面与钻孔数据的对比分析，实现了全新世沉积层和基岩界面以上沉积层声速的准确反演，并采用统计学方法分析讨论了研究区内的声速特征和变化规律，结果表明，全新世沉积层平均声速的95%置信区间为1 449.60～1 655.72 m/s，平均值为1 560.34 m/s；基岩界面以上沉积层平均声速的95%置信区间为1 657.96～1 970.80 m/s，平均值为1 765.63 m/s；研究区内海底地层的声速与埋藏深度之间呈现明显的正线性相关关系，声速梯度为4.18 s?1。     

基于WOA13数据的南大西洋声波导诊断分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,在分析南大西洋1—3月声速场,划分声速剖面类型和海区的基础上,研究5 m深度声源的声波导情况。声速剖面类型Ⅰ和类型Ⅱ均可形成汇聚区声波导,首先应考虑表层声速值的影响,其次应考虑声道轴深度的影响,且总体上,汇聚区声波导跨度由低纬度向高纬度递减,并根据表层声速值和反转深度的不同,给出了汇聚区的跨度范围。声速剖面类型Ⅲ的声传播形式则为表面声波导。同时,分析了不同声速剖面类型在传播损失上的异同。     

声速预测方程在浅地层剖面资料处理中的应用

海底沉积层的声速足浅地层剖面资料采集和处理的关键参数之一,通常的做法是将地层的声速设定为一个经验值,而实际上声速并非定值.通过对国内外主要沉积物声速颅测方程的比较,利用卢博等建立的适用于中国东南近海的声速经验公式,在某人工岛构造调查中,根据地质钻孔获取的孔隙度参数计算各沉积层的平均声速,建立相应的声速结构剖面,应用于浅...     

低声速海底反射损失的测量

海底反射损失是分析浅海声场的重要参数之一，本文用爆炸声源在水深为150米的低声速底的湖中进行底的反射损失测量。于100Hz到5KHz分析了反射损失与掠射角的关系，并讨论了它们与底沉积物孔隙率、     

基于WOA13数据的海区位置对北大西洋声波导影响分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,分10 m表面声源和250 m水下声源,分析北大西洋冬季东、西部海区的声波导情况。在给出不同海区位置的声速场和声波导具体信息的基础上,研究其规律:最小声速值和声道轴深度由直布罗陀海峡向外递减扩散,表层声速值和声速梯度由南向北递减,声跃层存在于低纬度海区,混合层在低纬度通常在100 m以内,在高纬度增加至100 m以上。10 m深度表面声源的汇聚区反转深度随纬度增加逐渐减少,西部海区深于东部海区;西部海区的汇聚区跨度大于东部海区,东西部跨度最大值出现在25°N和15°N,传播损失基本一致。250 m水下声源的汇聚区反转深度浅于10 m深度表面声源时,同样是西部海区大于东部海区,汇聚区跨度呈低-高-低规律,东西部跨度最大值出现在35°N和25°N;东部海区25°N以南、西部海区15°N以南,不同接收深度上的传播损失差异较大,以北差异较小。同时简要叙述了声影区对目标探测的影响。     

海洋沉积物特性的现场测量方法

把二只电声换能器安装在静力采样器箱体底部,测量声脉冲通过箱体中沉积物的传播时间,获得沉积物声速值;检测接收幅度,观察不同沉积物的衰减系数;利用LDC1—1型静力采样器的箱体与底架的相对位移带动多圈电位器的动臂,提供一个随取样深度而变化的电压值,由X—Y函数记录器记录。在取样的同时现场测量沉积物的声速和衰减的垂直分布。结果表明:实验室和现场所得的沉积物声速、声衰减与沉积物的类型密切相关。     

浅海环境水声传播数据实测与仿真分析

搭建了一套水下录音记录系统,在复杂浅海环境进行了水声数据采集实验;对于水声采集数据进行了距离、频率谱分析,利用MIT开发的声学计算程序OASES针对声场进行了仿真分析。通过模拟结果和实测结果的比较,优化调整仿真程序的环境参数,分析发现影响声场分布的主要因素为沉积层压缩波声速与声源深度。通过这种方式,优化了仿真软件的环境参数,初步建立了比较准确的浅海水声环境仿真模型,取得了预期实验效果。     

深海声速剖面结构变化对会聚区偏移特性的影响分析

应用分层声速剖面模型(LSSPM)和BELLHOP高斯束声场计算模型,对深海声速剖面结构变化引起的会聚区偏移特性进行了分析.结果表明,声速值的整体变化对会聚区影响很小,而混合层、主跃层、深海等温层及声道轴的变化都会使会聚区位置出现不同程度的偏移.主跃层是上层海洋变化的主要体现,混合层变化对会聚区的影响也是通过改变主跃层的形态结构实现的,跃层强度的增大使会聚区向远离声源方向偏移.深海等温层的声速变化体现了深海水团的结构差异,与主跃层引起的会聚区偏移呈反相变化.声道轴附近的声速变化体现了不同类型中层水团侵入和混合的影响,所引起的会聚区偏移反映了声道轴上层与下层梯度变化的综合效应,声速最小值的增加使会聚区向远离声源方向偏移.     

浅海沉积层声学特性对声传播损失的影响仿真研究

为厘清海底沉积层声学特性信息的水声环境保障需求,构建浅海两层海底环境参数模型,并参考Hamilton海底底质9种分类设置沉积层声速、密度、衰减系数及厚度的参考值及计算采样区间,利用Kraken简振波模型,采用控制变量的方法,研究了浅海沉积层声学特性参数对声传播损失的影响;开展了建模理论推导及数值技术分析,研究了海底沉积层声学特性参数在模型计算过程中调用过程,并从建模计算的角度对仿真计算的结果进行解释,对海底沉积层声学特性调查装备发展及调查重点参数具有一定的参考价值。     

声跃层结构变化对深海汇聚区声传播的影响

根据射线理论建立了线性声速结构条件下的声跃层强度与深海汇聚区关系模型,用最小位移角讨论了海洋环境变化（如声跃层强度变化、声跃层位置变化及季节性跃层生消等）与汇聚区距离和宽度变化的相关性.结果表明,声跃层的结构变化对汇聚区特征影响很大.声跃层强度增大使汇聚区向远离声源的方向变化,跃层强度每增加0.01 s-1对应的汇聚区位移增大约为3.5～5.0 km.声跃层位置变化对汇聚区的影响小于声跃层强度,与两层结构的声速剖面相比,上行结构使汇聚区向靠近声源的方向变化,声跃层上升200 m对应的汇聚区位移减小约为1.0～1.5 km,声跃层越浅,汇聚区距离越近;下行结构使汇聚区向远离声源的方向变化,混合层加深200 m对应的汇聚区位移增大约为1.0～1.5 km,混合层越深,汇聚区距离越远.季节性跃层的生消使近表层有负梯度、零梯度和正梯度的变化.负梯度结构的变化规律与两层结构条件下的声跃层强度变化类似,但对汇聚区的影响程度相对较小;正梯度结构使汇聚区在近表层出现表面声道,梯度值的增强将使汇聚区向靠近声源的方向变化.     

季节因素对大西洋声传播的影响分析

以分析季节对大西洋声传播的影响为研究目的,应用WOA13季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,分析了大西洋声道轴和表层声速值的四季分布情况,再利用BELLHOP水声学数值模型,在设定的声源频率1 000 Hz和掠射角15°～-15°情况下,仿真计算选用位置点5 m深度声源的四季声传播情况,研究结果表明:按照实际的季节,大西洋会聚区波导的反转深度,冬季最小,春季增大,夏季最大,秋季再减小.在中低纬度的典型声速剖面下,夏季会聚区跨度最大,秋季和冬季递减,春季最小,第一会聚区的四季跨度差在1 km内.在高纬度的正梯度声速剖面下,夏季声传播距离最远,秋季减小,冬季最近,春季增大,且传播距离的差别较大.各变化规律均以四季循环更替的形式出现.     

基于WOA13数据的北大西洋声传播分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率、声源深度和掠射角等因素确定的情况下,分析北大西洋冬季(1-3月)声道轴深度、最小声速值、表层声速值的分布,通过仿真计算研究选用位置点5 m深度声源的声传播规律:反转深度随纬度升高而降低,低纬度海岭东西两侧差别不大,15°N以北为西侧大于东侧。55°N以南海区可形成汇聚区波导,海岭西侧的汇聚区跨度大于海岭东侧,有混合层时还存在一定强度的表面波导,汇聚区处5 m、100 m和250 m接收深度上的传播损失差异较小,增益为7～19 dB,55°N以北海区则为有焦散结构的表面波导。以北大西洋35°N为界,以南以汇聚区波导探测有利,以北以表面波导探测有利。     

浅海双跃层脉冲声传播

利用在东海测量的双跃层声速剖面和修改的单跃层声速剖面,数值模拟了2种跃层条件下不同收发深度声脉冲传播的波形。模拟结果表明,当声源或接收器位于上混合层时,信号波形在2种条件下都出现梳状多途结构。当声源和接收器都位于下混合层时,信号波形在2种条件下均相似。当声源位于中间均匀层时,信号波形在除上混合层以外的4层都有显著差异。用简正波的深度-简正波号域的幅度和相应的群速度解释了双跃层和单跃层声速剖面条件下信号波形特点以及异同的原因。     

台风“天秤”对两种深海声道下声传播的影响

将Argo浮标资料与卫星遥感再分析数据相结合,调用基于抛物方程算法的RAM(Range-dependent Acoustic Model)模型,研究了2012年第14号台风“天秤”对不完整深海声道(3 000 m)和完整深海声道(5 500 m)两种水深条件下声传播特性的影响。结果显示:台风对海水的影响局限于表层水体,具体为混合层加厚,混合层内温度梯度接近于零,声速在混合层内正梯度分布;混合层下方一定深度的水体增温,相应的声速也增大。声源在混合层内时,主要对海表层的声传播产生影响,两种水深条件下均出现表面波导声传播模式以及泄漏模式。声源在混合层以下时,不完整深海声道条件下台风使得会聚区向着声源方向靠近;完整深海声道条件下台风对会聚区的位置影响不明显,但声波的翻转深度增加近500 m。     

全球海洋测深声速改正公式

目前海洋中的水深测量一般使用回声测深仪来进行,其原理是根据测深仪的设计声速与测深仪换能器发射的声脉冲的单程时间来计算该点的水深。由于海水不是均匀介质,使得声波在海水中的传播速度成为一个变量,它与仪器的设计声速在不同的海区、不同的深度有着不同的差异,这就使得测深仪的观测水深成为近似水深,加入声速改正值后才能得到实际水深。计算声速改正必须实测各海水层的温度和盐度。在许多场合中,要取得这些水文资料是很困难的。因此,如何简单而方便地在没有水文资料的情况下得到声速改正值,并能满足一     

深海主跃层环境对会聚区影响的数值分析

应用BELLHOP模式,对声速剖面的声跃层结构变化引起会聚区偏移特征进行了分析。结果表明,声速垂直结构的变化可导致会聚区位置出现不同程度的偏移:跃层强度增加0.01 s-1将使会聚区向远离声源方向偏移1.5~2.0km;跃层厚度增大50m将使会聚区向靠近声源方向偏移0.3~0.5km;跃层位置加深100m将使会聚区向远离声源方向偏移0.5~1.0km。在跃层的三个特征量中,跃层强度起主导作用。跃层强度变化引起的声线在海洋次表层的偏折差异,进而导致进入深海等温层的入射角差异,是使会聚区发生偏移的决定性因素。