海底沉积物声学参数相对量测量技术

针对目前海底沉积物声学特性普遍采用的绝对量测量方法的不足,提出了一种通过相对量来测量海底沉积物声学特性的新方法。并基于本测量方法原理设计了以声波探针为传感器、复杂可编程逻辑器件为核心的多通道声信号测量系统。本系统可发射单个、几个和连续的正弦波或脉冲波,且可在小频率范围内进行扫频。既可测量小距离(如一个波长以内)海底沉积物声波参数,又可测量长距离(如100个波长以上)海底沉积物声波参数。用本系统测量了一批海底沉积物样品,通过实验验证了测量系统的有效性。     

基于MPI+OpenMP的三维声波方程正演模拟

针对三维声波方程数值模拟的大计算量和大内存消耗问题,研究并实现了基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法,在PC-Cluster的计算节点间采用基于MPI的按炮分任务的多进程并行模式,在计算节点内采用基于OpenMP的按空间分任务的多线程并行模式,以有效地利用计算和存储资源。3D-Overthrust模型的实验结果显示,基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法的计算效率与基于MPI的按炮分任务并行计算模式相当,但其内存消耗远远低于后者,其更适合于基于大模型或实际模型的三维模拟。     

海洋声波层析法——一种新的测量技术

海洋声学在海洋学中的重要作用将如同光学、雷达和无线电在空间的监测作用一样。海洋声波层析法能监测中、大时空尺度的海洋结构。如果结合卫星观测技术,对预报海洋天气和海洋气候将有深远的意义。本文综述近年来新发展的海洋声波层析法的进展。著名海洋学家芒克根据海洋声波传播的特性,于1979年与旺恩共同提出利用声波监测海洋结构的新技术。1981年芒克的研制组在大西洋进行了首次可行性实验后,又进行了一系列的实验,目前该技术设备应用于调查研究格陵兰海的环流上。     

声波定向随钻对接钻井技术及其运用

常规的钻井导向技术测量是钻头的空间方位,误差与钻井深度成正比,不能满足随钻井眼直接对接要求.与常规钻井导向技术不同,声波定向随钻对接钻井技术是在靶点测量安装在钻挺的声波发生器的声波时差确定钻头与靶点的相对方向.钻头与靶点越近,测量精度越高,对接时误差小于1 cm.对接钻井技术省事、省时、省钱,在对接钻井、防碰钻井、重叠钻井、平行钻井等各种特殊钻井领域有广泛地运用价值.     

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。     

脉冲激光在水中产生的声波

当高强度周期性调制的光束或脉冲激光束入射到介质中时,通过光与物质的相互作用,部分光能转变为声能,从而在介质中形成声波,这一效应称为光声效应。在光声效应的基础上发展起来的光声光谱技术,已广泛用于物质结构的研究。 近十年来,人们对非密封的大范围介质空间中激光激发声波的现象进行了研究,特别是激光在液体中激发声波的现象引起了人们极大的兴趣。它有可能导致一种新的水下声源——激光声源。与传统的水下声源相比,激光声源有许多优点,例如,可以比较容     

基于不同声波频率的底泥探测技术研究

声学技术是水下勘探的主要技术手段,研究典型工况下主要声学设备声波频率与其底泥穿透能力的关系,将为改进底泥分层探测方案和声学设备的选取提供技术依据。本文在典型水域(滨海、河道、水库)应用不同声波频率进行定点底泥穿透深度试验,并在同一点利用定深采样钻采集底泥柱状样,以5～10 cm间隔分层并检测每层含水率,以含水率为指标对底泥进行分类,最后,对底泥柱状样本和声波底泥穿透深度结果进行对比分析。结果表明,12～33 k Hz频段声波可穿透河床到达浮泥、流泥层。在滨海水域中,低频声波可穿透部分淤泥层,且频率越低,穿透深度越大。12 k Hz频率的双频换能器相比24 k Hz和33 k Hz具有更强的穿透能力,可满足对浮泥、流泥及部分淤泥层的探测。     

新型井深液位测试设计

在油井开采过程中,为了解油井的产油能力,掌握生产动态,测量油井的液位是一项经常性的工作。井下液位的测量一般是采用声波测量法,即利用声波在空气中传播遇到障碍物会发生反射的原理。液位测量仪发射声脉冲信号沿着油套环形空间向井下传播,当遇到油液面等障碍物时便产生反射脉冲,返回的声脉冲由接收器接收,通过所测得的时间计算液面的深度。主要介绍一种在油田测量抽油井套管内液面位置的自动测量液位的装置。     

联合WOA2018温盐模型及实测温盐资料重构全深度声速剖面(一):需求论证及技术方案

海洋环境中温盐度剖面在时间和空间上复杂多变,造成海水中声波传播的速度剖面也具有同样特点。对海洋测绘领域中获取全深度声速剖面的技术难点、制约精度因素和影响结果进行了分析,设计了利用历史温盐信息并结合不同类型设备观测的温盐资料重构全深度声速剖面的技术方案,提出了对工作深度临界点处的温盐模型值应施加约束和控制,以提高声速预测值的精度。     

典型东海黑潮锋环境下的声场分布异常分析

东海黑潮锋作为中国近海的一类特殊海洋学现象,对水声传播产生的复杂影响已受到关注,但对其影响机制的认识还较为欠缺.应用BELLHOP水声学数值模型分析了典型东海黑潮锋环境下的声场特性,结果表明:穿过锋面时声线干涉伴随的声能强弱空间分布出现明显偏移,同时波导中泄漏的声能对锋面非均匀环境引起的传播损失进行了补偿,使波导区域之外的声能变化小于5dB(声波频率为1 kHz).相比之下,从外海暖水混合层向近海传播时表面声道的瓦解可使传播损失突然增大10 ～ 15 dB(声波频率为1 kHz).东海黑潮锋环境下的声场能量异常分布体现了海底地形和水文环境的共同影响,地形条件对声场样式起支配性作用,而锋面引起的非均匀水文环境则是使声能空间分布出现异常变化的关键调制性因素.     

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。     

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。     

采用声波探测海流和温度

海洋中海流、温度等各种现象的变化与地球环境变化有着密切的联系。过去,采用浮标与船只等进行调查,能被观测的海域极其有限。日本海洋科学技术中心一直在开发“海洋声波断层图”装置,研究用声波瞬间观测面积约为日本陆地面积3倍的1000公里周围海域。像用CT(计算机控制断层摄像装置)来观测人体组织那样,海洋声波断层图装置是使用声波将海中观测到的信息形成图像的系统。从1989年开始开     

海底管道检测中侧扫声纳声波掠射角的优化设计

针对利用侧扫声纳检测海底管道时因其检测声影图像模糊而导致管道悬空高度检测误差过大的问题,提出了侧扫声纳声波掠射角优化设计的思路及方法。阐述了利用侧扫声纳对海底管道进行检测的工作原理,并利用海底管道和海底底质反向散射强度的计算公式探讨了声波在海底的反向散射强度、侧扫声纳声影图像的质量以及声波掠射角的取值这三者之间的关系对海底管道悬空高度h计算精度的影响,从理论上确定声波掠射角最佳取值范围的存在。通过工程实例的现场检测与比对试验,获得了在本试验所处海域环境中利用侧扫声纳检测海底管道时声波掠射角的最佳取值范围,对于类似的海底管道检测工程具有一定的指导意义。     

大黄鱼的声刺激行为研究

为了解水下强噪声对大黄鱼的影响,结合行为学方法开展了3个年龄的大黄鱼声刺激实验.结果发现:3个年龄的大黄鱼在水中声压约10 Pa时均能对声波发生条件反应,但是,它们的声波敏感频率和直接致死的声压阈值差异较大;1个月幼苗和8个月小鱼的声波敏感频率分别为800 Hz和600 Hz,直接致死的声压阈值约为40 Pa和4 kPa.13个月大鱼的声波敏感频率也在600 Hz,但当声压达到4 kPa时,鱼群受惊吓明显,且未能直接致死.另外,这些曾经暴露在强声波中的各年龄段的大黄鱼在随后48 h里较多出现相继死亡的现象.表明这些长时间暴露在水下噪声中的大黄鱼可能会因累积效应引起行为模式改变和间接致死等慢性危害.     

CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用

利用2007—2008年21个月CALIOP测量的夜间气溶胶后向散射系数的全球三维平均分布数据取代传统仿真中的气溶胶模型数据,对晴空条件下的2.1μm相干多普勒测风激光雷达的测风性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,采用合理的系统参数设计,在20°S至40°N之间4.5km海拔之下单激光脉冲的径向风速误差普遍小于1m/s。以1m/s作为可接受风速误差的标准,符合标准的最大可测量海拔高度向两极方向递减,在南极附近减至1~2km。若10个激光脉冲平均测量,在对流层下层风速误差可降至0.5m/s以内,且在35°N附近最大可测量海拔高度可达5.5km。     

挪威的声波底鱼聚集器

挪威奥斯陆Skipper电子公司研制了一种ABC—100声波底鱼聚集器。这种形似水雷的集鱼器通过绳索系在拖网上纲的后上方,有浮力。作业时,集鱼器发出12千赫的声波信号,声波的声束范围是垂直方向20度,水平方向90度,射程400米～500米。它可防止鱼群在接近网口时向上逃窜,使产量提高30％以上。     

大黄鱼的声刺激行为研究

为了解水下强噪声对大黄鱼的影响,结合行为学方法开展了3个年龄的大黄鱼声刺激实验．结果发现：3个年龄的大黄鱼在水中声压约10Pa时均能对声波发生条件反应,但是,它们的声波敏感频率和直接致死的声压阈值差异较大;1个月幼苗和8个月小鱼的声波敏感频率分别为800Hz和600Hz,直接致死的声压阈值约为40Pa和4kPa．13个月大鱼的声波敏感频率也在600Hz,但当声压达到4kPa时,鱼群受惊吓明显,且未能直接致死．另外,这些曾经暴露在强声波中的各年龄段的大黄鱼在随后48h里较多出现相继死亡的现象．表明这些长时间暴露在水下噪声中的大黄鱼可能会因累积效应引起行为模式改变和间接致死等慢性危害．     

178Hz正弦波对刺参行为、呼吸及免疫应答的影响

根据山东荣成沿岸风电机组产生的声波范围选取其中178Hz的峰值声音,声压级控制于(85±5)d B,在实验室水槽中,采用实验生态学方法研究了178Hz声波影响下的刺参(Apostichopus japonicus)幼参的行为反应、耗氧率以及体腔液抗氧化酶(CAT、SOD)浓度的变化。通过平均聚集率的变化比较,发现刺参对178Hz的声波胁迫环境的行为反应敏感;利用空瓶法测得幼参耗氧率显著低于对照组(P0.05);通过测定刺参体腔液免疫活性发现在该频率声波干扰下的刺参CAT活性显著高于对照组(P0.05),而SOD活性于对照组差异不明显(P0.05)。研究结果说明声波对刺参幼参的呼吸和免疫会产生明显影响,可为我国近海刺参养殖和风电发展策略提供参考。     

发自洋底的声音

1998年4月,美国的海洋资源研究者R Dziak和C Fox在太平洋海水中收集到发自某处的低频率声波信号。在以后的3．3年问,地震网站又记录到了这些声波(其中中断过6个月)。这引起了美国科学家的关注,并通过建在阿留申群岛、美国西部、近赤道夏威夷、日本诸海岛、波利尼西亚的水下地震和声波站进行观察。