海底沉积物特性对舰船地震波传播的影响

舰船地震波场是指舰船航行时所产生的船体震动噪声和舰船辐射噪声的低频部分,通过海水辐射到达海底,其中部分声能耦合到海底并以弹性介质波的形式在海底传播.海底沉积物作为声在浅海中传播的下边界,不同底质的海底对声波在波导中的传播具有重要的影响.根据海底反射损失对3种典型的海底做了建模并分析了其对舰船地震波传播的影响.不同频率的低频声波在底质中的吸收衰减各不相同.可以利用能够传播较远距离的某些频率的低频声波实现对舰船的远距离探测.     

不同声源深度产生海底地震波仿真分析

在浅海环境中,舰船产生的低频水声信号会在海水和海底介质界面处以舰船地震波的形式进行传播[1],此时海底具有低通滤波的特性.通过理论分析和使用COMSOL Multiphysics软件的声-固耦合模块建立仿真模型,验证其滤波特性的存在,并讨论不同声源深度对海底地震波传播的影响.     

不同声源深度产生海底地震波仿真分析

在浅海环境中,舰船产生的低频水声信号会在海水和海底介质界面处以舰船地震波的形式进行传播[1],此时海底具有低通滤波的特性。通过理论分析和使用COMSOL Multiphysics软件的声-固耦合模块建立仿真模型,验证其滤波特性的存在,并讨论不同声源深度对海底地震波传播的影响。     

海底地震仪的优化设计

海底地震仪可用于探测航行舰船地震波信号。然而,由于信噪比较低,容易造成试验数据的失真。主要原因是海底地震仪（OBS）与海底表面的耦合较差。本文根据现有的OBS与沉积物耦合理论,总结了OBS的设计方法：①最小化质量;②合理的与沉积物接触部分的半径;③OBS接近于周围介质的密度;④最小化水中OBS的剖面以及横切面;⑤低密度梯度及关于垂直轴的最大对称性。结合理论,对现役的海底地震仪进行了结构分析。     

舰船地震波环境噪声的统计特性

研究舰船地震波信号需要首先分析海底地震波的环境噪声特性.海底地震波环境噪声的统计特性研究中,假设其满足广义高斯分布,利用拟合方法对形状参数及尺度参数进行估计,采用χ2检验法进行检验.另外,本文还对地震波信号的平稳随机过程进行了检验.统计结果表明,海底地震波环境噪声近似服从广义高斯分布平稳随机过程的假设检验.结论可以用于舰船地震波信号的降噪方法研究,抑制环境噪声,并为深入研究舰船地震波信号处理方法打下基础.     

基于耦合理论的海底地震仪设计方法研究

进行航行舰船地震波观测时,必须考虑海底地震仪(OBS)与海底的耦合问题.由于大部分海底被一层厚厚的松软沉积物覆盖,所以海底地震仪响应会严重影响海底表面的运动.并且海底地震仪位于流体与固体的边界上,浮力的作用也会影响质点运动.对于不同类型的地震波,作用力与质点运动并不满足我们所期望的关系.本文介绍了海底地震仪与沉积物的耦合模型,将其简化为质量 - 弹簧 - 阻尼器系统.响应特性主要取决于OBS的质量、结构、刚性以及沉积物密度.通过理论计算,得到影响海底耦合的主要因素,并在此基础上提出海底数字地震仪的合理设计方法.     

基于单个三分量海底地震仪的水中目标方位估计

利用相互连接的地震仪或者声传感器阵列可以实现水中目标的方位估计及源的定位。对单个三分量地震仪来说,通过分析其水平轴接收信号之间的相互关系可以得到水中航行目标的方位估计。应用所研究的方法对置放于海底的地震检波器所接收水面航行目标的数据进行分析,得到了目标方位角的估计。     

不同海域海洋环境水下地震波观测与分析

海洋环境水下地震波是水中目标探测、海底地壳活动及勘探等领域的重要研究方向。本文利用地震波传感器对我国部分海域环境地震波进行观测,并用爆炸声源对已知信号进行海上测试。经分析可得:根据不同震源可将环境地震波从频率上分为长周期波、远震、近震、航线等,航线地震波与其他噪声相比在5 Hz以上有明显宽频信号;同一海域,远震、近震和航线等环境地震波受水深影响较大;深海环境地震波噪声较低,且深海比浅海舰船地震波探测距离增加1倍以上;单传感器接收时地震波传感器接收信号信噪比高于水听器;爆炸声源地震波水平分量信噪比大于垂直分量,极化特征明显。     

不同海域海洋环境水下地震波观测与分析

海洋环境水下地震波是水中目标探测、海底地壳活动及勘探等领域的重要研究方向.本文利用地震波传感器对我国部分海域环境地震波进行观测,并用爆炸声源对已知信号进行海上测试.经分析可得:根据不同震源可将环境地震波从频率上分为长周期波、远震、近震、航线等,航线地震波与其他噪声相比在5 Hz以上有明显宽频信号;同一海域,远震、近震和航线等环境地震波受水深影响较大;深海环境地震波噪声较低,且深海比浅海舰船地震波探测距离增加1倍以上;单传感器接收时地震波传感器接收信号信噪比高于水听器;爆炸声源地震波水平分量信噪比大于垂直分量,极化特征明显.     

基于声相关测速的舰船旋回航迹参数研究

舰船在做旋回航行时,可能造成GPS、平台罗经和惯导等导航设备出现较大误差,甚至导致不能给出正常导航参数,这对处于复杂航道行驶或处于高度机动作战的舰船可能带来灾难。针对这种情况,文章通过对声相关测速理论的研究、分析,论证设计了舰船在做旋回航行时的航迹参数的确定方法,来弥补这些不足,并进而简化声相关测速设备的设计。