北海狮水下声信号类型分析

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉冲(SP)、哨声(WS)、咕咕声(GG)、咚咚声(DS)、狗吠声(BK)、吼叫声(WY)、嗡嗡声(BZ)、撞击声(BG)、单频声(SF)以及咩咩声(BT)。该分类方式涵盖了北海狮92.6%的水下发声。北海狮水下声信号时长的均值为5~1 244 ms,峰值频率一般小于10 kHz。10种类型信号的占比各有不同,BK,BT和BG信号的比例较高;SP,WS和BZ信号的比例次之;DS,WY,SF和GG信号的比例较低。对北海狮水下声信号类型的分析能帮助了解北海狮的声行为特征,对野外北海狮的声学观测具有重要的指导价值。     

海洋水下声探测信号的分类与分析

水下声探测是外国调查船和水下文物盗捞船进行非法调查和探测的主要技术手段,根据信号的主要声特征,对海洋水下声探测信号进行分类,分为宽带中、低频信号和窄带高频信号.在福建兴化湾海域采集了浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、侧扫声纳信号和单频测深信号4种代表性的海洋水下声探测信号,根据声特征分析给出了对应的分类,其中:浅地层剖面仪信号为信号类型确定的中、低频信号;电火花声源信号为宽带脉冲中、低频信号;侧扫声纳信号和单频测深信号为窄带高频信号.通过对4种实测声探测数据的分析研究,给出了对应类型的海洋水下声探测信号的分析、提取方法,其中:信号类型确定的中低信号和窄带高频信号在初步的时、频分析基础上,可通过带通滤波提取;宽带脉冲中、低频信号在初步的时、频分析基础上,可尝试通过小波尺度相关滤波的方法提取.结合已知的水下声探测信号的主要声特征,实现对采集的海洋水下声探测信号的识别.     

南海狮的回声定位

国外对加州海狮(Zalophus californianus)的回声定位进行了一些研究,但其它种类海狮未见报导.我们在对加州海狮进行了一些实验后,对南海狮(Ostoriabyronia)进行了研究,以对其回声定位能力进行判断和评价,并与加州海狮进行对照比较.     

运动目标的主动声探测脉冲回波信号波形重构

水下主动声探测是水下目标探测的主要技术之一,其目标回波信号的模拟技术对水下作战防御、声呐和水中兵器以及水下目标探测系统的研制、实战操作训练等多项国防及民用领域具有十分重要的作用。 针对常见的 CW 和 LFM 主动声探测信号,开展了运动目标回波信号波形的重构技术研究。 在捕获得到主动声探测脉冲的条件下,利用“波形存储重发”的基本方法,根据运动目标相对运动速度,重新设置回波信号采样频率,从而实现宽带回波信号(LFM 信号)及窄带回波信号(CW 信号)的多普勒频移模拟。 根据目标回波时延信息,给出了目标回波时延重构模拟方法,并根据不同目标类型和入射方位给出了目标强度参数设置的参考。     

江豚声学行为的观察与水下声信号的初步研究

江豚(Neophocaena phocaenoides G. Cuvier)俗称江猪,属鲸目(Cetacea),齿鯨亚目(Odontoceti),鼠海豚科,是海豚类中最小型的一种,也是我国沿海最常见的一种近岸小型无鰭鼠海豚。一般体长不超过2米,体重约30-80公斤,如图1照片所示。 江豚与其他海洋哺乳动物一祥,能发出多变的声信号,而且每一种声信号都受其生态行为的支配。发声系统是它们赖以生存的重要官能。海豚用其发射的声信号测定水下目标的距离、方位和大小,以至判断其形状,因而能有效的绕过障碍,避开或驱逐来犯之敌。依靠其声信号能更有效的捕获足够的食物,营养自身,抚育后代。声信号是海洋哺乳类动物在自然界进行生存斗争的有利武器。声信号又是海洋哺乳动物的语言,借以进行“社会”联络和通讯,甚至教育它们的后代。为此。人们把它们的这种功能称作“第六官能”(sixth sense)。 观察海兽类的声学行为,测试分析其声信号的结构和物理特性,是揭示它们的回声定位系统的机制,破译其“语言”奥密所必不可少的一步。从而将为驯养它们成为人类的水下得力“助手”提供可靠的实验方案,也将为仿生学等新的学科研究提供有效的理论依据。 本实验是为了把江豚驯养成“水下警犬”使其在海湾、河口进行人工放养鱼群的放牧,以及协助人类进行水下作业等目的而进行的基础工作,也是研究海洋哺乳动物回声定位的发射与接收机制的探索。实验工作是在一定的半自然条件下,对江豚某些生态行为下的声信号作了较详细的记录与分析。     

海狮也会变脑残?谁之祸?

正据报道,每年有数百只不明方向且患有癫痫的海狮被冲上加州海岸。近日,刊登在《科学》杂志上的研究指出其原因。近年来,由于全球变暖,藻类大量繁殖生成软骨藻酸等毒素。软骨藻酸存在于很多海鱼和贝类里,能伤害海狮的水下导航能力,并消除海狮对食物寻找水域的记忆。而受害的不只有海狮,人类若食用这些海鲜也会影响健康。科学家们发现海狮大脑中掌控记忆的"海马区"出现结构异常,严重影响海狮的记忆力,也导致他们在接受空间记忆力训练时表现变差。目     

海军舰艇世界之最

最早的运输潜艇——美国“海狮”号潜艇第二次世界大战期间,鉴于盟军运输舰艇在大洋上被德军潜艇屡屡击沉,美国海军决定用潜艇从水下运送兵力和物资,于1944年将一艘老式作战潜艇改装成水下运输潜艇,取名为“海狮”号,这便是世界上最早的运输潜艇。该艇排水量为     

鱼类发声之谜

如果我们在水下安放一个水音器,就能听到鱼类发出的各种各样的声音。小鲶鱼发出的声音,犹如蜜蜂“嗡嗡”飞来;成群的青鱼游来,发出像小鸟一样的“叽叽”声;黑背鲲的叫声,如同风刮树叶,“沙沙”作响;沙丁鱼群的喧哗,宛如静夜浪涛拍岸,“哗啦,哗啦”;冷球鱼发出“呼噜呼噜”的声音,仿锦人在打鼾;驼背鳟发出“咚咚”声,好像在敲山鼓……     

海狮 海狮勇斗翻车鱼

<正>美国野生摄影师理查德日前在加州圣迭戈对开海岸,意外拍摄到一只海狮"越级挑战",咬向一条重逾2000千克的翻车鱼。加州沿岸海域的海狮,一般可以生长至400千克重,主要吃鱿鱼、八爪鱼、三文鱼等鱼类。但这次海狮竟勇者无惧,挑战攻击比自己重5倍的翻车鱼,更将它整块鱼肉撕下。痛苦的翻车鱼在水中来回翻滚,但对自己背上海狮的凶狠啃咬却无计可施。     

海上风电打桩水下噪声测量及其对大黄鱼的影响

海上风电场建设期风机打桩会产生高强度的水下噪声,研究水下冲击打桩噪声的监测方法、特性分析及对海洋生物的影响是非常重要的。采用自容式水下声音记录仪,多点同步测量了福建省兴化湾海上风电场二期工程建设期单次完整的水下冲击打桩噪声,从时频域特性进行了分析,并利用最小二乘法拟合得到了打桩声源级和声暴露级。结果表明：水下冲击打桩噪声是典型的低频、高强度的脉冲信号,单个脉冲持续时间约90~100 ms,峰值声源级约209.4±2 dB,声暴露级约197.7±2 dB;主要能量分布在50 Hz~1 kHz频段,750 m测量点的该频段声压级相比海洋环境背景噪声,提高了约40~50 dB。水下冲击打桩噪声频域能量分布与大黄鱼的听觉敏感频段相重叠,对大黄鱼影响程度和范围较大,实际工程应用中宜采用声暴露级作为评价指标。     

由正入射遥测海底介质参数方法初探

通过数值模拟计算发现，对于分层有吸收海底，在层厚已知的条件下，除最下面的介质以外．有可能利用垂直入射的脉冲声波遥测各层的密度、声速与吸收系数。此法的要点是，根据入射波和层参数的假设值算得反射信号，与实际反射信号比较；然后改变参数再作计算，直到误差最小为止．此时对应的层参数即为介质参数值实际的估计值。指出根据这种方法有可能实现以自适应方法遥测分层海底的介质参数。     

INFLUENCE OF SEDIMENT SOUND VELOCITY ON TIME-FREQUENCY CHARACTERISTICS OF THE SIGNAL IN THE DEEP SEA

This paper uses acoustical method to obtain the sound speed structure information of the deep sea sediment. The time-frequency characteristics of the explosive sound signals in the deep sea are analysed by using the narrow-band filters, and the bottom-reflecting path and bottom-refracting path are separated in time domain. Based on the two kinds of selected bottom models the travel-time difference between the two paths mentioned above is calculated according to the ray theory, and simple analytical formulae are obtained. The bottom model, which is more suitable for the experimental area, is identified by comparing the theoretical with experimental travel-time differences versus range.     

THE BOTTOM REFLECTION OF CONTINENTAL SHELF

This paper analyses the seabed reflection coefficient of the "geoacoustic model" of continental terrace in shallow water, which includes two kinds of parametres: the "type parameters" and the "structure parameters".For small grazing angle, the "structure parameters" become nonsensitive in a certain band of sound frequency and the reflection coefficient is determined by the "type parameters". However, the former are sensitive for "low sound speed" sea floors.For large grazing angle, the "structure parameters" affect sound reflection character greatly.     

液体中光声信号吸收衰减的研究

研究水的声吸收所引起的光声脉冲幅度的变化。脉冲声波由激光通过光击穿机制产生。文中给出了光声脉冲峰值声压与传播距离和声吸收系数之间的理论关系式。实验测量结果和理论曲线所描述的变化规律相符合。     

Precise Multibeam Acoustic Bathymetry

The maximum error in ocean depth measurement as specified by the International Hydrographic Organization is 1% for depth greater than 30m. Current acoustic multibeam bathymetric systems used for depth measurement are subject to errors from various sources which may significantly exceed this limit. The lack of sound speed profiles may be one significant source of error. Because of the limited ability of sound speed profile measurement, depth values are usually estimated using an assumed profile. If actual sound speed profiles are known, depth estimate errors can be corrected using ray-tracing methods. For depth measurements, the calculation of the location at which a sound pulse impinges on the sea bottom varies with the variation of the sound speed profile. We demonstrate that this location is almost unchanged for a family of sound speed profiles with the same surface value and the same area under them. Based on this observation, we can construct a simple constant-gradient equivalent sound speed profile to correct errors. Compared with ray-tracing methods, the equivalent sound speed profile method is more efficient. If a vertical depth is known (or independently measured), then depth correction for a multibeam system can be accomplished without knowledge of the actual sound speed profile. This leads to a new type of precise acoustic multibeam bathymetric system.     

Precise Multibeam Acoustic Bathymetry

The maximum error in ocean depth measurement as specified by the International Hydrographic Organization is 1% for depth greater than 30m. Current acoustic multibeam bathymetric systems used for depth measurement are subject to errors from various sources which may significantly exceed this limit. The lack of sound speed profiles may be one significant source of error. Because of the limited ability of sound speed profile measurement, depth values are usually estimated using an assumed profile. If actual sound speed profiles are known, depth estimate errors can be corrected using ray-tracing methods. For depth measurements, the calculation of the location at which a sound pulse impinges on the sea bottom varies with the variation of the sound speed profile. We demonstrate that this location is almost unchanged for a family of sound speed profiles with the same surface value and the same area under them. Based on this observation, we can construct a simple constant-gradient equivalent sound speed profile to correct errors. Compared with ray-tracing methods, the equivalent sound speed profile method is more efficient. If a vertical depth is known (or independently measured), then depth correction for a multibeam system can be accomplished without knowledge of the actual sound speed profile. This leads to a new type of precise acoustic multibeam bathymetric system.     

利用非线性声学测量冰厚的方法研究

文章介绍了利用非线性声学原理和声纳测距原理测量海冰上下界面信息的技术和方法,并根据海冰的声学特性计算海冰的厚度.