浅海环境下的声学灵敏度核函数研究

灵敏度核函数是声学观测量扰动与声速扰动之间的关系量,表征了声学观测量对声速场扰动的敏感性及其空间特性.目前在水声学中灵敏度核函数的研究主要集中于水平均匀的海洋声波导中,针对不同的声速扰动,灵敏度核函数体现出良好的线性特性.由于实际的海洋声波导往往是水平不均匀的情况,灵敏度核函数的空间特性与波导的空间不均匀性间存在较复杂关系,需开展进一步探究.首先模拟了水平均匀的浅海声波导环境中的声传播,分析了不同射线对应的相位灵敏度核函数和传播时间灵敏度核函数特性,结果表明,相位和传播时间灵敏度核的空间特性存在较大差异,相位灵敏度核在沿着本征射线上影响较大,而传播时间灵敏度核的影响区域主要在本征射线周围的菲涅尔区.继续模拟了不同的本征射线,声速场对灵敏度核的影响程度也存在较大差异.针对水平不均匀海洋波导情况,相应仿真结果显示当声源距涡旋中心较远时,仿真射线对应的相位灵敏度核函数的空间积分值趋于恒定,这表明灵敏度核函数同样适用于水平不均匀的海洋波导中,其灵敏性与射线和声速扰动的相对空间位置有关.这些结果为灵敏度核函数在海洋声学实验站点优化设计和海洋环境参数声学获取等方面的应用提供有利支撑.