声速经验公式的适用范围分析

声速经验公式是海水中温度、盐度和静压力的函数,通过对直接测量声速和间接测量声速的分析,并应用近年来收集的南海声速剖面仪SVP和CTD数据,对九种声速经验公式计算的声速与直接测量声速的差异进行了分析,得出了声速经验公式的计算差异范围,结果表明各个声速经验公式各有优势,不同的公式适用的范围也不一样,并给出了在不同的范围内应用何种声速经验公式能获得较高精度的结论。

基于冰内孔隙率的冰中声速经验公式的研究

冰介质中的声速特性受温度、盐度、密度等因素影响,是一个随时间和空间变化的不稳定值。研究了冰介质中温度、盐度、密度三个物理量在垂直方向上的变化特性,引入孔隙率作为冰中声速特性的表征因子,利用孔隙率与温度、盐度、密度已有的函数关系,通过大量天然冰的实验数据,得到淡水冰中声速关于温度、盐度和密度的经验公式。进行了河冰声速测量的外场试验,验证了淡水冰中声速的经验公式的有效性,并利用该声速经验公式研究了淡水冰垂直方向上的声速剖面。文中所做的相关研究可为以后研究利用冰介质中的声速特性提供借鉴,为以后利用声学方法,在极地或我国北方高纬度地区进行冰层厚度监测,了解寒地冰层的更替、演化以及气候变迁等工作奠定研究基础。

多波束测深系统最优声速公式的确定

本文对现有的 7种声速经验公式 ,根据其不同的适用范围 ,不同的水文环境 ,计算出各自不同的声速和声速变率 ,并对这些数据进行统计分析 ,得出了适合不同水层的最优声速公式 。

海水声速直接测量和间接测量结果分析

文中使用了2001～2003年问的海上调查的CTD和声速仪SVP数据,通过直接测量的声速与常用的三种利用CTD计算声速的经验公式所计算的声速剖面进行对比,并采用了相关运算和回归分析,结果表明:在三个经验公式中,Chen-Miller公式与实测声速吻合得最好;表明历史上大量的CTD资料(河口区除外)可直接用来换算声速剖面,进而用于声场预报。

基于压强和深度的两种不同声速计算方法比较

首先描述了Del Grosso算法和C.C.Leroy算法计算海洋声速及其特点(貌似不通);然后利用美国国家海洋数据中心发布的WOA09数据,分别采用Del Grosso算法和C.C.Leroy算法计算西太平洋海域某点的海洋声速剖面,结果表明两种算法具有相同的个位数字精度。与Del Grosso算法相比,C.C.Leroy算法效率更高,不需要深度与压强的转换。

海水声速对多波束测深的影响

海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一,文中列出现有的7种声速经验公式,根据其各自不同的适用范围和特点,得出适合不同水层的最佳声速公式;同时,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。声速校正为多波束测深系统提供了正确的声速剖面,根据声速剖面垂直向上的变化规律,对原始声速数据进行科学采集,最终取得合理可靠的水深值;并对声速校正进行了探讨。

温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律分析

在多波束测深中,温盐深剖面数据的准确性对测量精度起到非常重要的作用,而在实际测量中,温盐深误差又不可避免地存在。为了分析温盐深变化对波束脚印坐标的影响规律并将其影响值量化,本文在声速剖面间接测量数据的基础上,选择精度较高、适应性较强的声速经验公式推导其误差公式,计算温盐深变化所引起的声速误差值,并且在常梯度声线跟踪模型的基础上推导出声波旅行轨迹的水平位移和垂直位移误差公式,然后结合声速剖面计算出声速误差对波束脚印坐标的影响程度。实验结果表明,温度变化对声速的影响最大,盐度和深度依序次之;温度、盐度、深度3个参量的变化引起波束脚印Z坐标的变化量均大于X、Y坐标,最高可达变化前深度的0.6%。温度和盐度的变化引起的三轴坐标值变化量随入射角的增大而减小,而深度变化引起的三轴坐标值变化量几乎不随入射角的变化而变化。本文研究结果可为温盐深误差对多波束测深精度评估工作提供借鉴作用。

海洋探测设备的超声波定位系统设计

为了准确定位海洋电磁探测设备的高度,基于海洋声波分层介质射线声学的声线轨迹方程,短基线定位原理,采用海水声速经验公式和主动声纳方程,推导出了适合本系统的浅海超声波定位算法。同时对该算法进行了仿真测试,并将算法仿真测试结果值与实际高度值进行了比较。硬件实现部分采用拥有低功耗模式的MSP430单片机,逆变H桥路,WBT-30海底超声波换能器,换能器匹配电路,滤波器电路和放大接收电路等元器件构建了浅海海底超声波定位系统硬件结构,并在吉林大学的实验室模拟海水水池中进行了实验和标定。通过对定位系统在水池实验中获得的结果和与设备真实位置的比较,证明该系统可以满足对水下目标设备的定位要求。

海洋测深中声线跟踪模拟分析

为了得到更好的海洋测深声线模拟,运用matlab软件,根据声波发射规律给出多波束海洋测深的最优入射角度,分析影响多波束传播路径在海洋测深中的影响因素,确立简单优化的声速经验公式,结合matlab软件对确立的声速经验公式进行模拟,使海洋测深公式更加简洁、易于计算。