声波对海洋生物影响实验中的若干声学问题

本文由声学的角度，阐明声波在不同介质中的传播特性和声场特征。提出在研究声波对海洋生物生长影响实验中应注意的若干声学问题，以求得声波对海洋生物生长影响有更好的声效应。     

测量海底声学参数的匹配场反演方法

在测量海底声学参数的实际海洋环境中，声源和接收位置的距离这两个参数常常无法准确测量，在这种情况下，需要采用匹配场反演方法来估计海底的声学参数。一般情况下，匹配场反演方法可以归纳为2个组成部分，即海洋声场的声学预报模型和搜索控制策略。文中采用受控制的穷举方法作为搜索控制策略，对1996年中美远黄海试验的实验数据进行了匹配场反演试验，用以测定海底参数，由此得到的海底声学参数与实验中测量的声场衰减进行对比，一致性很好。     

浅海沉积声学原位探测系统研制及深海功能拓展

海底沉积物的声速和声衰减系数等声学特性参数是影响水下声场空间结构、水声通讯、水声设备使用性能、海底目标探测的重要因素。介绍了最新研制的浅海海底沉积声学原位测量系统的工作原理、结构组成和性能特点,并对系统在黄海和南海海底沉积物声学特性调查中的应用情况进行了总结。最后,对系统在满足深海应用方面的功能拓展进行了讨论和展望。     

基于FIO-COM的海洋声学预报系统的构建与应用

将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式（FIO-COM）为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参数计算声速剖面,并对声速剖面进行水声环境特征诊断,之后将海洋模式与水下声场传播模型协同连接,结合地声模型（海底地形和底质参数）,实现了全球海域的水声环境特征诊断及水下声场及相关结果的预报。海洋模型提供水下声学预报所需的水体声速、海浪波高等参数,地声模型提供海底地形、底质声速、密度以及衰减等参数,通过调用海洋-声学连接模块提取声传播路径的地形及海洋环境参数剖面,实现海洋模型和声学模型的有效连接。全球海洋声学预报系统在高性能计算机上并行实现,主要包括声场计算中的频点、方位角并行以及声学预报时针对地理空间区域的并行。最后,利用该系统预报并分析了全球海域的水声环境特性及声呐作用距离的季节变化和空间分布特征,为现代声呐的设计、操作和水下应用提供参考。     

感应耦合技术在海洋声学同步测量中的应用

海洋声场环境研究需要对不同深度的海洋声学环境要素进行同步测量,而感应耦合数据传输技术可实现多个单通道水声测量仪之间的同步采集和记录。文中阐述了感应耦合数据传输技术的特点及其在海洋声学环境同步测量中的应用,介绍了一种利用感应耦合数据传输技术实现数据同步测量的声学浮标系统,详细描述了系统的方案设计、结构组成及感应耦合部分的关键技术。实验水池测试表明,该系统工作稳定可靠,数据同步性好,具有良好的应用前景。     

基于LLC4320环境数据的吕宋海峡声学特征分析

声波是水下信息获取和目标探测的主要手段,其在海洋波导中的传播特性及声场分布与海洋动力环境紧密相关。基于LLC4320再分析数据,针对吕宋海峡及其周边海域,开展了局部环境场特征和声学特征分析,评价了高分辨率数据对于声学特征研究的适用性。首先,通过分析该区域1月温盐场的时间和空间变化特征,结合跃层的空间分布和时间变化,研究了吕宋海峡区域的动力环境特征;其次,开展了声传播规律的研究,并评价了声速、声传播特征等与温盐场的相关性,可为高分辨率的海洋数值模拟在海洋声学特征研究中的应用提供参考。     

Kraken海洋声学模型及其声传播与衰减的数值试验

针对射线、简正波、PE、FFP等传播模型的算法原理及其适用的海洋环境,建立了以Kraken声学模型计算软件为基础的海洋声场数值预报系统.应用该预报系统对4组典型的海洋声场进行了数值试验,结果表明:在相同的海面和海底边界条件下,声场分布是由声速剖面和声源位置决定的.在负梯度声场中,所有声线都折向海底,在极限声线外产生阴影区.声源位于声道轴附近的温跃层中会产生波导传播.用射线理论解释了上述现象的成因,指出了其实际应用价值.     

南海三海区海底沉积物物理性质及声学特性

海底是影响海洋声场极其重要的环境因素。了解海底沉积物的物理特性以及它与声学参数的关系,对于海洋声场分析,声纳作用距离的预报,水声设备在海洋中检测和应用等等都是必不可少的。出于实用的需要,我们曾于夏季在二十天时间内对南海三个海区水声环境场进行考察,其中海底沉积物的物理特性和声学特性是主要内容之一。分别标称为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的三个海区同在一个海域,都处于纬度18°40N＇上下,距离海岸Ⅰ海区约5n mile,Ⅱ海区50n mile,Ⅲ海区110n mile左右,考察范围,每个海区约200     

声学滑翔机技术现状及发展趋势

声学滑翔机是一类搭载声学观测设备的自主式无人水下航行器,是无人水声观测设备中的重要组成部分。声学滑翔机可以在复杂恶劣的海洋环境下对一定海域进行全方位、全天候、长时间的持续监测。 首先对声学滑翔机的国内外技术现状及在海洋中的应用进行总结,随后对声学滑翔机的关键技术进行了分析, 重点论述了声学滑翔机声学设备搭载技术、减振降噪技术及小尺度阵信号处理技术,最后给出了声学滑翔机未来的发展趋势。     

海洋声学的研究及其进展

《海洋声学》一词首先是苏联舒列金院士在本世纪30年代提出来的。他在海洋物理学一书中,有专章论述海洋声学,并着重地分析了海水中的声速及其与其它海洋参数的关系,指出了由风浪产生的海洋次声,及用以预报暴风的可能性。这可以说是从海洋学的角度研究海洋声学现象的开始。第二次世界大战     

声学调查设备系统自噪声测量方法研究

声学调查设备重要功能之一是用来获取海洋中的背景噪声信号,这些信号都是弱信号,因此系统自噪声是声学调查设备中一项重要性能指标。提出了3种声学调查设备系统自噪声测量的方法,其中短路噪声测量法是实验室应用较多的一种方法,试验结果表明采用短路噪声测量法测量系统自噪声的结果可验证声学调查设备自噪声性能是否满足设计指标。低噪声环境自噪声测量法可以作为设备整机的功能及性能测试。     

双通道声学水位计

双通道声学水位计是在 SSA1- 1型声学水位计的基础上 ,通过一台主机带两个探头 ,进行准同步测量而实现的     

二维彩色悬浮物声学剖面绘图软件设计

本文阐述了声学剖面计算机绘图原理,并介绍了在AST-386SX/16微机VGA显示器上绘制二维彩色水体悬浮物浓度声学剖面图的软件设计方法,绘出了海上倾废物云团沉降过程悬浮物浓度剖面模拟绘图实例.该软件可绘出实验中声学系统不同时刻探测的各个声学剖面上悬浮物浓度时空分布的清晰图象,解决了声学剖面的计算机判读和绘图问题;是海洋倾废研究及悬浮物在海洋中的物理海洋学研究的一种有用的软件。     

海底底质声学原位测量电路控制系统研究

介绍了一种液压驱动贯入式海底沉积声学原位测量系统的电路控制单元的研究实现过程,以及该控制单元在南海北部海底沉积声学调查中的应用。该电路控制单元以Cortex-A8处理器为核心,集成大容量FLASH存储器,与单片机接口控制板进行串口通讯,实现对声学发射采集单元和机械液压贯入单元的可视化控制和监测。基于该电路控制单元,海底底质声学原位测量系统兼具自容式和在线式两种工作模式,可自容记录或实时采集声学原位测量单元在海底的工作状态数据、海底沉积物声速和声衰减系数等声学特性数据。该声学原位测量系统的实验室联调及南海海试结果表明,使用该电路控制单元对海底底质声学测量过程的监测与控制是有效的,对精确获取海底底质的原位声学特性有重要作用,可以促进海底底质声学原位测量系统的产品化。     

海底沉积层声学讨论会在广州举行

中国科学院数理学部、中国声学学会和中国海洋物理学会为配合石油攻关,开展海洋油田勘探、开发和海洋工程工作于1983年3月1日至4日在广州召开海底沉积层声学讨论会.来自科学院、国家海洋局、高等院校、石油部和地质矿产部等30个单位的55名代表出席了会议.中国海洋学会理事长、国家海洋局局长罗钰如,中国科学员学部委员、声部研究所所长汪德昭教授等,在开幕式上讲了话.他们指出:近几年来海底沉积层声学的研究在国际上普遍受到重视,我国在这方面的工作也取得进展,这次召开海底沉积层声学讨论会,围绕着如何为海上石油开发中的科学技术问题开展讨论,是很适宜的.会议组织了个几个学术报告,探讨了有关海底沉积层的声遥测识别,海底沉积物声学与力学特性的关系、非线性声学在海底探测中的应用、海洋声学仪器设备在海洋工程中的应用等问题,并且交流了近几年对海底沉积层声速和衰减系数等方面取得的一些测量结果.会议归纳了以下一些意见和建议:     

海底三维声学图像实时处理系统设计

结合多核CPU硬件PC平台,设计了一种海底三维声学图像实时处理系统,主要包括声学前端信号处理子系统、数据传输控制子系统和PC客户端图像处理系统三个部分。声学前端信号处理子系统统根据接收到的多路声学换能器信号,通过两级FPGA信号处理,采集多通道水声信号,进行实时电子聚焦波束形成。为了解决海量声学数据快速传输问题,数据传输控制子系统未采用传统用户空间TCP/IP传输机制,而是直接通过嵌入式PowerPC处理器在Linux内核态采用DMA通道进行声学数据转发,减少系统调用和数据拷贝开销,有效提高网络传输效率。针对海量声学数据实时处理需求,PC客户端图像处理系统通过对复杂、耗时的单帧重建和数据拼接算法模块根据声学数据点的角度范围进行等分分割,对每个子范围声纳数据采用多线程并行处理,均衡多个CPU核之间负载,实现高性能三维声学图像实时处理。通过室内水池和湖试实验,结果表明该系统能够实时高效地进行三维声学图像采集、传输与处理。     

海底沉积声学的发展——Ⅰ.海底沉积物的声学特性

近年来海洋开发的规模迅速扩大,不论是海港建设,海上石油平台的建立,水下输油管的布设,处处都要求掌握海底工程地质的情况。但海中钻探取样非常费工费时,多年来人们一直在探索用其他简便方法来代替或辅助。声学方法就是一种很有前途的方法。沉积声学就是应这种需要和在水声学、海洋地质学与海洋土力学等几方面配合下发展起来的一门新兴学科。美国海军研究署在1973年召开了海洋沉积物声学会议。北大西洋公约组织反潜战研究中心在1980年开了一个与海底相互作用的海洋声学会议。今年在伦敦召开了声学与海底国际会议。这几个会都是几方面结合的会议,说明这门学科的发展受到各方面的重视。     

声学系统信号的量化与数字化处理

声学系统是探测悬浮颗粒物在海洋中的短期时空分布状态,揭示悬浮颗粒物的沉降、扩散和迁移特性的有效工具。本文阐述了声学系统信号与悬浮颗粒浓度的量化(以美国Datasonics声学系统为例)及信号数字化处理。用处理后的数据可定量分析海洋中悬浮颗粒物时空分布以及不同密度层和水团的分布,可供从事物理海洋学方面的研究。文中阐述的声学信号处理方法对在海洋调查研究、海洋环境保护研究和海洋环境监测中声学技术的应用可提供一个借鉴。     

声波对海洋生物的影响与作用的研究

本文研究了声波对某些海洋生物的影响与作用。实验表明，适当的声波剂量对海洋生物的作用所产生的声学生物效应是积极的，可促使生物体向有利的方向产生变异，而强度过大的声波对海洋生物有效伤甚至致死的效应。     

海底声学原位测试声速提取技术研究

海底沉积物的声学声速特性是沉积物声学中的一个重要的研究方向。正确提取声学原位测量的声速对海底沉积物声学反演至关重要。分析了海底声学原位测试系统的输出子波特性,提出了基于子波提取的互相关双向极值声速提取法。在声速提取过程中,发现某些通道实测声波到达时会出现超出正常范围的异常。分析后认为异常通道的到达波相位出现180°反至现象。通过互相关数值的负极小值提取的声波到达时对互相关正极大值所获得的到达时曲线进行校正后提取声速,得到了正确的结果,说明了本方法的正确性。