海底地声参数对浅海低频声传播的影响

用分层介质中点声源激发声场的积分表示法得到海水中声源外任意一点的声场表达式,用波数积分的数值计算方法得到声场传播在距离上的传播损失,针对不同的海底沉积物参数进行了声场的仿真计算和分析,得出浅海低频声传播的基本规律和特点。     

沉积层面貌和温度主导的声速变化对有限水域试验场声传播特性影响的仿真研究

[目的]为丰富有限水域试验场声传播特性的系列研究,开展沉积层面貌和温度主导的声速变化对试验近场、远场传播损失的影响特性分析。[方法]采用Matlab和VB共同编程软件Ac TUP,基于FFP的数值计算方法,仿真计算不同沉积层凹陷形状、凹陷大小、凹陷数量、凹陷分布、斜坡类型、斜坡角度和温度主导声速变化的传播损失曲线。[结果]结果表明:沉积层面貌对试验场声传播特性影响较小,排除了天然有限水域沉积层凹陷未知的面貌对大型复杂船舶与海洋结构物声学试验的影响;温度主导的声速变化对试验场近场的声传播特性影响较小,对远场的传播损失较大,总体上,远场传播损失是随声速的增加而增大。[结论]该研究结果可为在有限水域试验场中进行声学试验提供参考。     

沉积层面貌和温度主导的声速变化对有限水域试验场声传播特性影响的仿真研究

  目的  海底和海面边界条件不同导致声场能量分布不均匀,浅海声传播的最佳频率在深度方向也存在较大差异。为了研究最佳频率在深度方向分布的规律,  方法  采用简正波方法研究浅海声传播最佳频率的深度特性,通过改变海水深度、海底参数、海面粗糙度和声速剖面,研究声源位于海水中间层及其他位置时不同深度接收点的最佳频率的变化规律。  结果  结果表明,当声源位于海水中间层附近时,海水中间层存在一段最佳频率随接收点深度变化且保持不变的区域,该区域厚度在海水深度变化时近似为海水深度的一半,与海底参数和海面粗糙度关系较小。  结论  研究结果说明浅海存在一个梯形区域,该区域内的最佳频率不随声源和接收点相对位置的变化而变化,所得结论可以对水声通信技术和潜艇隐身性能的发展提供一定的帮助。     

浅海声传播对声学测试影响的初步分析

海面与海底构成了声源浅海海域波导场的声传播环境。本文采用解析算法将球面波分解为平面波,推导给出介质层中的声场空间分布特征,给出了低频声波声源定深而接收点在一定深度附近变化的声场变化计算结果,并初步分析了浅海海域中由于海面起伏使接收水听器深度变化对声场强度的影响,对实艇声学测试具有较强的针对性和一定的工程实用性。     

浅海中的声传播预测

用模型方法和经验模型方法对浅海声传播损失进行了论述。     

复杂海洋环境水下航行体低频声传播损失计算方法综述

本文对国内外水下航行体低频声学特征传播损失计算的传统方法和改进方法进行综述,并针对复杂海洋边界条件、三维海洋环境等问题的传播损失仿真计算的适用性进行分析,提炼并总结了复杂海洋环境下传播损失计算方法的研究现状。未来,水下航行体声传播损失研究将更加聚焦于低频声传播特性、声场时-空-频相干特性以及两极冰区环境下的声传播规律等问题,进一步提高传播损失计算方法在复杂海洋环境下的准确性和稳定性是重点研究方向。     

浅海信道中目标低频声散射特性研究

为了评估浅海信道中复杂目标的低频声散射特性,提出一种基于虚拟柱岛、有限元和简正波的混合数值建模方法,明确关于虚拟柱岛的参数选取原则。将此方法应用于浅海信道中复杂目标声散射的仿真,获取典型目标在浅海信道中的声散射特性,并进行机理分析。该方法考虑目标和界面的多次散射,可以计算目标靠近浅海信道海面或海底的情况,且计算速度相对于有限元方法较快、计算效率更高。另外,该方法还适用于复杂目标在浅海信道中前向散射问题,尤其是极低频情况。     

浅水声传播损失的测定

水声试验场用于评估不同平台的辐射噪声。对于舰艇，尤其是航行在较浅水域的水面舰艇，需要了解在全频带有关的频率范围内，平台和接收水听器问的传播损失。传播损失用于将水听器处的声压级换算为平台基准位置的声源级。本文讨论了英防御评估研究局（DERA）近来定量研究英国波特兰浅水域传播损失的情况。其研究包括模型模拟，以评估传播损失对各种参数（例如声源深度）的敏感度，以及用校准声源直接测量。研究的目标是提供能精确估算平台辐射噪声级的传播损失，而且噪声级能与在英国更深的水域范围内测量的数据相比较。     

海水和沉积物中声传播损失的仿真分析

文章建立了水—沉积物—海底半空间的分层海底模型,通过仿真计算,比较了声波在海水和沉积物中接收时的传播损失差异。结果表明,在高声速海底的条件下,声波在沉积物中传播且频率较低时,传播损失较低,即低频声波更易于在沉积物中传播。     

基于简正波模态的浅海声传播的最佳深度规律研究

在给定距离情况下,声能量在深度方向上的分布并不均匀,体现在声传播损失在不同深度之间的差异可达20dB,因此研究深度方向上的声传播损失最小点即最佳深度对水声通信和探测有一定帮助。采用简正波方法对最佳深度的影响因素进行研究,得出声源频率、声源深度和海水深度对最佳深度的影响最大,并在理想液体波导中研究了海水深度和声源频率主导的简正波模态阶数对最佳深度影响,得出在给定声源深度情况下,简正波阶数是影响最佳深度的唯一因素。当海水中简正波阶数从1逐渐增大时,最佳深度也从海水层中部逐渐向海面和海底移动,当简正波个数足够多时,最佳深度稳定在声源深度和声源的对称深度。     

被动声定位技术的浅海近距离应用

利用被动声呐的三元测距技术能对浅海水面非合作声源目标进行定位。针对浅海背景噪声强,目标信号稳定性差的特点,采取了预白化方法提高高频信号的利用率,从而提高互相关时延估计的稳定性,又使用后置筛选方法选出可信度高的定位结果,解决了浅海近距离定位中的稳定性问题。通过海上实验对定位方法的稳定性进行验证,并将被动定位轨迹与目标航行的GPS轨迹进行对比。结果表明,在浅海近距离的定位稳定性较高,定位精度可达到米的量级。     

海底阻抗对浅海波导中椭球体的声散射研究

基于Greenberg方法推导了含有阻抗边界条件的浅水Green函数,利用边界元法研究了含阻抗的三维海洋波导与散射体相互作用的问题.分析了海底阻抗对声波与结构体相互作用时的散射特性影响,数值分析表明:含有阻抗边界条件的浅海目标的散射特性与理想海底明显不同,海底阻抗对水平断面以及垂直断面的散射场都有一定的影响,目标距离海底越近,场点散射声压受海底边界条件的影响越大;阻抗越大,散射声压越大.指向性的分布对受海底阻抗的大小比较敏感.分析浅海声散射时,海底阻抗的影响不可忽视.     

基于QINSy软件的声速剖面改正模型研究

由声速误差所引起的测深误差是多波束测深误差的主要因素之一,声速剖面的不稳定会引起多波束测深条带发生畸变的现象,导致多波束测深数据精度差甚至无法使用。通过对QINSy软件中声速剖面改正模型的研究,提出了一种多波束测量声速几何修正模型和方法,从几何意义上着手,分析了表层声速及声速剖面误差对测深条带的影响,总结了多波束测深条带随着声速剖面变化而发生对称弯曲的情况。通过模型建立,给出了表层声速及分层声速误差对波束测深值影响的量化值,从而在多波束数据后处理过程中可更好的进行定量分析。     

通过光滑空气-水交界面的低频声传播的数值研究（英文）

It is the traditional belief that sound transmission from water to the air is very weak due to a large contrast between air and water impedances. Recently, the enhanced sound transmission and anomalous transparency of air-water interface have been introduced.Anomalous transparency of air-water interface states that the sound generated by a submerged shallow depth monopole point source localized at depths less than 1/10 sound wavelength, can be transmitted into the air with omni-directional pattern. The generated sound has 35 times higher power compared to the classical ray theory prediction. In this paper, sound transmission through air-water interface for a localized underwater shallow depth source is examined. To accomplish this, two-phase coupled Helmholtz wave equations in two-phase media of air-water are solved by the commercial finite element based COMSOL Multiphysics software. Ratios of pressure amplitudes of different sound sources in two different underwater and air coordinates are computed and analyzed against non-dimensional ratio of the source depth(D) to the sound wavelength(λ). The obtained results are compared with the experimental data and good agreement is displayed.     

浅海信道中自主潜器声调制解调器的仿真设计

描述了工作在浅海信道中的自主潜器通讯系统的声调制解调器仿真特性的计算方法。浅海信道中的声传输可用多层介质中与距离无关的射线轨迹模型的脉冲响应函数来描述。假设其特性不受信噪比（ＳＮＲ）的限制,而是受信杂比（ＳＭＲ）的限制。这种通讯系统需优化的参数是距离、波特率和合适的声功率。推导了北海某信道中典型参数下接收器的最佳深度。仿真计算给出了在水平距离大于２０ｋｍ、深度大约５０ｍ信道中,信号传输速率为４ｋｂ     

声传播多途效应对目标方位估计影响的仿真研究

传统的目标方位估计方法基于这样一个假定,即假设信号是以平面波方式传播的,阵列的各个阵元接收到同一声源的信号波形完全相同,仅仅只是时延不同.然而在浅海环境中,由于声信号传播的多途效应使得这一假设常常不能满足.文中利用简正波理论模型分析了浅海条件下声信号传播的多途效应,并从理论上推导了浅海声传播的多途效应对传统的基于平面波假设的目标方位估计方法的影响,指出浅海声传播的多途效应会导致传统的基于平面波假设的目标方位估计方法产生方位估计偏差,在有些情况下甚至会产生主瓣的分裂,最后通过仿真试验验证了理论推导结论的正确性.     

规则波在岛礁浅海区传播的数值模拟

针对岛礁浅海区的复杂地形和波浪环境,通过求解Boussinesq方程,结合区域源造波法,对规则波的传播和演化进行数值模拟,数值计算结果与已有模型试验对比表明,监测点波高计算值与模型试验值总体吻合较好。采用数学插值方法,建立岛礁实际复杂地形的数学模型,对岛礁实际波浪环境进行预报,能够为岛礁浮式平台设计提供波浪环境输入。     

声速误差对水深测量的影响分析

从声速误差来源进行分析,探讨了目前长江航道水深测量中声速测量的现状,并对长江上不同水道的声速进行长达4 a的声速测量和数据分析,通过数据分析长江航道水深测量中影响声速的各种因素,从而发现规律,最后提出了一些减少声速测量误差对水深影响的相关方法。     

温度变化对预应力损失的影响

从温度分布的基本概念出发,论述混凝土结构的温度场分布的特点,分析温差分布规律,并提出相应的计算公式.在此基础上,研究预应力钢筋在温度变化情况下的应力损失情况.