沉积物特性参数反演及地声参数测量研究

发布时间：2024-05-21 21:35

　　研究海底沉积物的特性在军事和民用上具有重大的意义，利用声学手段获取沉积物特性参数逐渐成为海洋研究的重要内容。为了实现沉积物特性参数的获取，本文以沙质沉积物为对象，在实验室条件下研究了沉积物特性参数反演方法和地声参数测量方法。 本文提出的反演方法是以Biot理论为基础建立基于等效密度流体近似的声反射模型，通过对反演问题优化设计，根据反射损失构建目标函数，配合小生境遗传算法来实现的，并且分别通过仿真算例和利用实测反射损失数据反演证明了该方法的有效性。对于反演效果，孔隙度、颗粒质量密度和声速的反演精度较高，平均颗粒粒度与衰减系数的反演精度次之，颗粒体积弹性模量的反演结果不确定度最大。 对于沉积物地声参数测量，本文研究了基于脉冲压缩技术的宽带测量方法，包括宽带测量原理阐释，测量方法的仿真研究，最后在实验室中对沉积物样品进行测量，通过宽带测量结果与窄带测量结果的比较证明了方法的可靠性。该方法的好处是大大提高了测量效率，减小了数据处理的工作量；缺点是测量频带边缘处的结果不可信，且对发射换能器的工作性能要求较高。

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Richardson和Briggs的实验实物图

图1.1Richardson和Briggs的实验实物图容物特性参数反演方法和地声参数测量方法。对于孔隙弹性体，以Biot理论为基础，建立了基于等研究了用于反演沉积物特性参数的小生境遗传积物样品的特性参数进行了反演；对于地声参数宽带测量方法，即通过一次测量就可以得到测....

图4.1反射损失测量实验布放图

数据反演样品的特性参数。4.1实验概述图4.1为测量不同掠射角下沉积物反射损失实验布放图，水池底部均匀铺设细沙，沙样品的尺度为4m×2.4m×0.3m。水池中水深1.71m，沙-水界面较为平整，可以忽略界面粗糙引起的散射。声源和水听器分别固定在两个滑动架上，距沙底0.4m，两者....

图5.2脉冲压缩信号处理流程图

001Δ=+dcccpωφ(5-8)[]ln()8.686αHjωdpr=(5-9)式中Δφ为两次接收到信号的相位差，衰减系数pα的单位是dB/m。从式(5-8)和(5-9)中可以看出，只要获得两次接收到信号的频谱并将二者相比，得到二者的相位差和幅度....

图5.14声速、衰减系数测量实验布放图

90kHz-160kHz宽带LFM脉冲信号，通过Hamming窗处理进行幅度调制，并下载到信号源中，其时域波形如图5.15所示。根据图5.14的布放方式对不同厚度的沙样品进行测量，经脉冲压缩处理得到的信号包络如图5.16所示，按图中虚线位置截取直达波对应的包络并进行还原，最后根据....

本文编号：3979953