拖曳声源深海脉冲多途效应及直达波传播特征

深海脉冲传播多途效应显著,直达波受海洋环境影响较大。基于南海某海域深水试验数据,采用Butterworth带通滤波器识别目标信号,进而分析近、中、远距离处VLA接收到的信号特征,并根据射线理论解释多途效应、直达波特征规律。结果表明:近距离目标信号可分为直达波及两次海底反射波;中距离可分为直达波与三次海底反射波;远距离目标信号弱,反射波特征不明显。其中,直达波声强显著低于第一次海底反射波,受夏季海面波导的影响,近表层深度处的直达波强度最大;50~200m深度层在强跃层控制下,声线向下弯曲,直达波信号随深度增加逐渐减弱;随传播距离增加,直达波逐渐减弱消失。

拖曳声源深海传播损失算法改进

为实现水声传播损失高效准确计算,以满足工程应用要求,基于南海某深水海域水声调查数据研究改进拖曳声源深海传播损失算法。首先,对信号时间序列分析发现:深海多途传播结构显著,可分为直达波、第一二次海底反射波,信号幅度逐渐减小,海面反射波与直达波重叠;目标信号中心频率产生多普勒频移,与声源拖曳速度对应较好;"单频"正弦信号并非单一频点上的声信号,为一窄带功率谱,谱峰对应信号中心频率。进而,从信号识别及多途效应处理两方面对算法进行改进:基于功率谱频带分布,设计Butterworth滤波器带通截止频率,从频域上滤除噪声信号;依据环境噪声电压幅值,制定其判定标准,从时域剔除与目标信号同频带噪声信号。算法改进后可较好适应低信噪比环境下多途拖曳声源信号能量计算,快速高精度得到传损失数据。

拖曳声源深度起伏对深海会聚区声传播损失测量的影响

深海会聚区声传播损失测量是海洋声学调查中的重要项目之一。拖曳声源深度起伏对深海会聚区声传播损失的准确测量具有直接影响。基于Argo资料和RAM声传播计算程序,对不同声源深度起伏幅度下的会聚区声传播损失进行了计算。结果表明:不同声源初始布放深度下,拖曳声源深度起伏对声传播损失测量具有相似的影响规律;与海底反射区和声影区相比,会聚区范围内的声传播损失对拖曳声源深度起伏不敏感;水平距离30 km以内的声传播损失受拖曳声源深度起伏的影响较大,即使在较低频率和较小深度起伏幅度时也会出现较大误差。