浅海海底混响建模及相关特性的研究

发布时间：2021-11-29 02:32

　　浅海海底混响一直以来都是水声研究中的热点问题,但是以往的研究多基于经验散射模型,这不利于混响物理机制以及复杂双基地三维混响问题的研究。本文根据混响的成因首先研究了不同类型海底（流体、弹性体、多孔弹性体）的散射问题,包括粗糙界面的声散射与沉积物中非均匀性引起的体积散射。对于粗糙界面的声散射问题,对比分析了两种经典方法（微扰、Kirchhoff近似）与小斜率近似理论的差异,结果表明利用小斜率近似方法处理粗糙界面的声散射问题比传统经典理论具有更高的精度以及更宽的适用范围。文中同时利用小斜率近似方法分析讨论了不同介质的粗糙散射特性。对于体积散射问题,分别利用流体、弹性体介质的微扰散射理论研究了不同介质的体积散射特性,并简要分析了声散射对声传播的影响。将上述物理散射模型与射线模型以及简正波模型相结合,建立了基于物理散射模型的射线、简正波混响模型。由于简正波理论在处理浅海声场时具有较多的优势,所以本文主要利用简正波混响模型分析海底混响的特性。论文首先利用该模型计算了单、双基地的混响强度,并简要分析了二者强度的关系;其次着重分析了不同类型的散射（粗糙散射、体积散射）引起的混响强度随海底参数的变化情况... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流体分层微扰问题示意图

图 2.2 45°角入射时不同波束宽度的高斯波束示意图从图中可以看出，随着g的增大，入射声场将趋近于平面波，虽然incP 的表达式常被使用，但实际上incP 为亥姆霍兹方程的近似解。随着g的增大，其作为解的误差逐渐趋近于零[45]。将入射波、散射波展开成平面波求和的形式：( ) exp( ) ( )inc x i xP r dk ik r A k (2-3( ) exp( ) ( )s sx s s xP r dk ik r A k (2-3其中 ( )i xA k 、 ( )s xA k 为对应入射、散射分解得到的平面波幅度。根据式(2-5)T 矩阵定义：( ) ( , ) ( )s x x sx x i xA k dk T k k A k (2-3将incP 代入上式中得到：22( ) ( , )exp( ( ) )4s x x sx x x ixgA k dk T k k k k (2-3

图 2.5 弹性界面散射示意图上行、下行的平面波解。平面波解的形式如下：exp(i ), f , p ,t k r 传播方向，其式中 、 号分别表示上行波和下行波，的波场，P 表示纵波，t 表示剪切波。波矢量 k 的定义( , ( ))fk v k K K 水平分量之间的关系为：2 2 2( ) /fv a K k K 之比，1fa ，/p p fa c c，/t t fa c c。为了方便表示波：( ) ( )/ k e K k K

【参考文献】：
期刊论文
[1]2005黄海实验混响垂直相关统计反演海底参数[J]. 高伟,王宁,王好忠.  声学学报(中文版). 2008(02)
[2]浅海混响的垂直相关和海底反射损失与散射强度的反演[J]. 刘建军,李风华,郭良浩.  声学学报. 2004(01)
[3]浅海混响的垂直相干性[J]. 李风华,刘建军.  声学学报. 2003(06)
[4]浅海近程混响衰减[J]. 吴金荣,孙辉,黄益旺.  哈尔滨工程大学学报. 2002(06)
[5]浅海相干混响理论与混响强度的振荡现象[J]. 李风华,金国亮,张仁和.  中国科学（A辑）. 2000(06)
[6]浅海平均混响强度的简正波理论[J]. 张仁和,金国亮.  声学学报. 1984(01)
[7]浅海平均声场角度谱分析法与回波混响比的距离、深度结构[J]. 周纪浔.  声学学报. 1980(02)
[8]浅海均匀层远程混响的垂直相干性[J]. 周纪浔.  海洋学报(中文版). 1979(02)
[9]用射线方法计算浅海混响平均强度（Ⅰ）[J]. 吴承义.  声学学报. 1979(02)
[10]浅海远程混响理论[J]. 尚尔昌,张仁和.  物理学报. 1975(04)

博士论文
[1]浅海远程海底混响的建模与特性研究[D]. 高博.哈尔滨工程大学 2013



本文编号：3525662