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。     

典型浅海环境参数对声传播损失影响及试验验证

针对典型浅海环境参数对声传播损失影响问题,提出了一种基于海底边界反射系数修正的改进耦合简正波–抛物方程模型,设计并开展了典型南海海域声传播损失测试试验,模型相对误差小于 4%、均方根误差小于 3 dB,验证了模型的准确性。接着,分别对声速剖面、海面海况、海底底质、海底地形 4 种海洋环境参数,设计了 5 种工况,进行仿真计算分析。得出声速剖面主要影响声会聚区的分布,负梯度下声会聚区能量多集中于海底和声源深度附近,而正梯度下声会聚区能量多集中于海面附近;浅海环境下声传播损失分布受海面海况、海底底质因素影响较大;海底地形是影响水下声传播损失的主要因素,海底斜坡既可以汇集声波能量,也可以使其发散。     

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。     

浅海爆炸声传播损失及简正波分离实验研究

文章简要介绍了浅海声传播损失的研究背景和基本理论方法。通过1/3倍频程滤波对浅海爆炸宽带信号的不同频段在浅海的传播损失情况进行了分析,描述了浅海环境对声传播损失的影响;同时在不知道先验信息的条件下,利用垂直阵声压数据成功地进行了简正波分离,并与理想条件下Kraken简正波模型计算出的结果进行了比较分析。     

浅海声信道“时域衰落”特性研究

研究了浅海声信道“时域衰落”与海况、波高、中心频率和作用距离的关系。结果表明：在相同海况下,波浪愈高,振幅起伏愈明显;在同样作用距离、深度下,中心频率２０ｋＨｚ是信道较好的传播频率,其振幅起伏小,自相关时间较长;在该声道中,作用距离在２０００─２５００ｍ处振幅起伏最大。     

浅海声信道“时域衰落”特性研究

研究了浅海声信道“时域衰落”与海况，波高，中心频率和作用距离的关系，结果表明，在相同海况下，波浪愈高，振幅起伏愈明显，在同样作用距离，深度下，中心频率２０ｋＨｚ是信道较好的传播频率，其振幅起伏小，自相关时间较长，在该声道中，作用距离在２０００－２５００ｍ处振幅起伏最大。     

南海浅海海底沉积物的声衰减

报道了南海浅海海底沉积物的声衰减性质。给出了测量和计算海底沉积物声衰减的方法。分析讨论了不同频率下的声衰减以及与若干个海底沉积物物理参数的关系,结果表明,同一类型沉积物在高频段时的声衰减要比低频段的声衰减大;同一频段下粗颗粒沉积物的声衰减要比细颗粒的声衰减大;北部湾海底浅层沉积物声衰减在低频100kHz下为80~150dB/m,在高频1MHz下为150~360dB/m;海南岛南部外海海底浅层沉积物声衰减在低频下为66~160dB/m,在高频1MHz下为190~350dB/m;高频段的数据与台湾海峡北部海底表层沉积物声衰减测量分析数据比较接近,而低频段的数据与台湾海峡北部海底表层沉积物声衰减测量分析数据有较大的差别。     

浅海声信道文本信息传输研究

论文首先介绍浅海声信道声传输的基本特性,指出在此类信道中进行多媒体信息传输的特殊困难.随后论述了文本信息传输所具有的抗噪声、抗起伏等优良性能,较能适应于水声信道的复杂性和多变性,但属于较高速率的文本信息传输,多途干扰仍然是文本信息正确检测的根本障碍.文中分析了频率跳变技术克服时域扩散较短的浅海多途的可行性和需解决的关键技术.海上获得的初步实验结果说明了文本信息传输所具有的优越性,值得今后继续深入的研究.     

低声速海底反射损失的测量

在浅海声场分析中，海底反射系数是个重要参数。近20年来，国外由于浅海声场预报及声纳研制的需要，做了大量关于海底反射损失的实验。最早的海底反射系数的测量工作是由Lieberman[1]等人做的。有关沉积层的声学特性方面的大量测量工作是Hamilton和Hampton等人做的[2-5]。     

浅海声传播和混响的选频衰减

在强负跃层浅海的爆炸声实验中,发现当声源和接收器都位于跃层之上时,平均混响强度和某一航向的声传播损失在频率1000-2000Hz之间出现强烈的异常衰减现象,而且很有意思的是发射和接收均无指向性的平均混响强度的异常衰减与该航向声传播损失的异常衰减具有中心频率相同、带宽一致、附加衰减值相近的窄带共振或选频衰减特权.显然,这一异常衰减现象无法用各向异性的机理(内波、海面或海底的有规律起伏等)来解释.根据本文实验所得的传播损失和混响强度的深度结构以及一些间接的证据,我们认为这一选频附加衰减是由分散活动干跃居上部的有鳔鱼(极可能是鱼)所引起的.     

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。     

利用浅海的声传播损失反演海面风速

声信号在浅海环境传播时,经过海面风浪的不断散射,传播损失会相应改变。本文通过分析声传播损失计算海面波高,利用风浪充分成长时波高与风速的关系,对海面风速进行反演,并针对声速剖面在有无跃层两种情况下反演过程的异同进行讨论。利用模拟仿真与2013年黄海声传播实验数据对其进行了验证,结果表明此方法是有效的。     

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、     

不同声反射体的声学后向散射特性的实验研究

本文重温了声散射和散射强度概念以及不同形状散射体的散射的理论分析结果。讨论了在实验室水槽中测试的三种材料、两种形状和不同尺寸反射体的散射图案的特征。     

二维透声窗遮挡损失计算方法研究

为了水下探测和声对抗,舰艇艏部舱室通常安装主动声呐设备,声呐发射声波经由透声窗向外传播,因此,开展透声窗声学特性的相关研究具有重大现实意义。为解决实际工程中透声窗透声性能计算较困难这一问题,一种用于快速预报透声窗的遮挡损失的解析–数值混合方法被提出。该方法用球谐波展开法和叠加原理求解阵列活塞声源声场,得到声激励下透声窗模型表面的声压和法向振速,进而利用COMSOL的Kirchhoff-Helmholtz模块通过再辐射的方法求解模型的遮挡损失。最后,建立了一个二维透声窗模型,分别采用解析–数值混合方法和纯有限元法计算了其全方位的遮挡损失,验证了该方法的准确性、有效性。     

声脉冲在液态平面层系上反射的数值计算

对入射平面脉冲声波,由其频谱和层系的反射系数可通过数值计算得到其在液态平面层系上的反射波。这对室内与海上声学实验及某些类型的水声仪器设备的研制都是一个有用的辅助手段。本文举出了一些计算的例子。     

换能器声反射系统方向特性的研究

利用圆形平面活塞的方向性特性理论设计声反射罩,研究了换能器声反射系统方向特性。实验表明,理论计算与测量值一致。     

海底散射模型对浅海混响的影响研究

对于混响预报,散射强度是一个相当重要的物理量。在波束位移射线简正波理论的基础上推导了浅海混响模型,仿真比较了负跃层浅海情况四种海底散射模型对应的混响衰减曲线,结果表明海底散射模型对浅海混响的影响较为显著。     

过滤池和吸附床水头损失的实验研究

实验研究了过滤池和吸附床水头损失实验测量的原理、方法及其装置,并比较了根据Ｃａｒｍ ａｎＫｏｚｅｎｙ 方程式计算的理论值与实测值的差异,结果表明理论值普遍小于实测值,但误差范围在２５％ 之内;随着填料颗粒的非均匀系数的增大,理论值与实测值的差异有增大的趋势。实验证明,该方法可为实际工程设计提供较为准确的水头损失数据。