浅海大陆架地声模型的海底反射特性

海底的声反射特性的研究近年来受到极大的注意,并取得迅速的进展。这主要是:(1)海洋声场的预报和分析必须对海底反射性能有足够的了解;(2)利用声波与海底的相互作用,有可能把声波作为一种遥感海底特性的有效手段。因此,在“声学海洋学”中海底声反射特性成为主要的课题。     

海面反射对电火花震源频谱的影响及压制

本文采用海上实验测试资料,分析了海面反射对水下电火花震源频谱特性的作用和影响,讨论了在地震勘探工作中利用震源的气泡脉冲与海面反射声脉冲相位相反的特点,来压制或减弱这种影响的方法。     

声波在水-多孔介质海底界面上的反射与透射

声波在海底界面的反射和透射是海底散射、海底混响、海底目标探测的重要问题。利用Biot多孔介质声传播理论对声波在水-多孔海底界面上的反射和透射进行了分析,具体给出反射声波的反射系数,3种透射声波的透射系数以及声能透射系数随入射波入射角和频率(10~40 kHz)的变化关系,分析了各种透射波对透射声能的贡献。多孔海底介质参数分别采用Stoll和Chotiros给出的2组参数进行理论计算。     

声学与海洋沉积学交叉领域的研究

声学与海洋沉积学交叉领域研究可分为“沉积层声学特性的研究”、“海底高频声散射或低频声反射与底质类型之间关系的研究”、“回声参数反演海底类型技术”和“海底回声图象识别海底沉积类型技术”4个方面的研究,较详细论述了4个方面的国内外研究现状,最后提出了该领域进一步研究的战略思路。     

海水温盐垂直结构的声反射回波模型及应用

基于等时厚分层假设,建立海水温盐垂直结构的声反射回波计算模型,并对实际海洋层结状态的声反射回波特征进行了详细分析。结果表明:声反射回波幅度变化的位置和海水介质温盐梯度变化不为零的位置一致,回波幅度和梯度变化幅度成正比;而回波的极性反映了梯度变化的趋势。将该模型用于反演试验,能够直接得到海水温、盐垂直结构反演结果,效果较好,克服了以往反演算法中不便于密度和声速分离的缺点。     

海底沉积层声学特性测量方法研究

介绍了利用垂直线阵结合声传播的折射法和反射法进行海底沉积层速度和厚度测量,给出反射法和折射法测量的原理及其时距曲线方程。     

浅海聚焦定位中简化地声模型的应用研究

为了提高定位算法的环境宽容性,聚焦法将环境参数纳入了寻优空间。聚焦法虽然降低了对环境测量的要求,但是反演参数的增加也增加了反演的复杂性。基于海底反射特性,用两个参数对海底进行建模。通过标准的反演测试问题对简化地声模型在浅海聚焦定位中的有效性进行了分析。结果表明:基于简化地声模型的聚焦定位是可行的。在获得正确定位结果的同时,随着地声参数个数的减少,匹配场处理的便捷性得到了提高。文中引入的简化地声模型是聚焦问题中参数最少的地声模型,它可以有效减少聚焦定位参数维数以提升反演的便捷性。同时,简化地声模型在参数敏感性和耦合性上有较好的表现,这些优点可以保证定位结果的稳健性。     

北极冰下声传播特性实验研究

通过2017年8月6日在北极海域开展的一次声传播实验，开展了冰下声传播特性实验研究。结合Burke-Twersky （BT）散射模型与射线模型，分析了冰下声传播的多途到达结构，研究了接收声强变化规律，解释了接收声强在30 min内衰减20 dB的现象，分析了接收信号的时间相关性，探讨了接收信号相关性较低的原因。实验结果表明，表面接收信号主要由小角度多次反转反射声线、一次海底反射声线和二次海底反射声线依次构成，表面声道到达信号显著强于海底反射信号。试验冰站在试验期间的运动导致了声传播信号强度和相关性的迅速衰减，并通过仿真得到了验证。     

基于小波变换选择的海底沉积物声速分析技术

海底沉积物物理特性参数的研究对海洋资源开发、海底工程建设、海地测绘、海洋灾害预报、海底历史研究、航运国防等具有重要意义.它可由对出海采样的样品直接进行土工实验获取,或者经测量得到的声学特性参数表征.目前海底沉积物探测主要以声学测量为主,通过接收透射、反射、折射的声波后提取出声学特性而成,包括压缩波速、切变波速(液体不存在)、声波阻抗、声衰减.针对传统的走时法由于人工读取起跳点造成声速的精确度不高这一特点,引出小波分析方法读取起跳点,应用小波分解原始信号得到的细节信号的模极大值连线来确定原始信号的畸变点,从而确定为接收声信号的起跳点以计算声速.     

基于α有限元法的二维水下声散射计算

众所周知,由于存在插值误差和污染误差的原因,高波数声学问题的有限元解是不可靠的。为了提高有限元法的求解精度,本文提出了一种新型的α有限元法来求解水下声散射问题。在α有限元法中,首先运用基于点的梯度光滑技术得到点光滑的梯度场,然后对点光滑有限元法进行推导。因此,α有限元模型既包含来自点光滑有限元模型的梯度成分又包含来自标准光滑有限元模型的梯度成分,充分利用了点光滑有限元模型的"过软"特性和标准有限元模型的"过刚"特性。为了处理外声场问题,本文运用了Dt N无反射边界条件。数值计算结果表明:与标准有限元法相比,α有限元法在水下声散射计算中具备更高的计算精度和计算效率。