浅海波导中简正波干涉特征频率增强

针对浅海波导中水平线列阵接收的低频宽带低信噪比信号,提出了一种利用多拍信号相干累加来提高干涉简正波特征频谱信噪比的方法。这种方法主要针对未知距离和声源形式的运动声源,对不同时刻(或接收距离)处阵列输出信号进行warping变换,根据干涉简正波的特征频率不变性,通过搜索距离与径向速度的比值来对齐未知距离下warping变换后的谱峰频率,进而通过相干累加来增强信号干涉简正波的特征频率。仿真和海上实验数据分析均验证了方法的性能。

射线稳定性参数与波导不变量

基于简正波理论的波导不变量在声传播特性描述中已得到广泛应用,而当环境与距离无关或存在轻微扰动时,基于射线理论的声场特性可以用一个新的物理量—射线稳定性参数来描述。本文通过简正波干涉声场数值模拟,通过分析简正波相长干涉形成的能量包传播路径与射线传播路径相互关系,利用简正波水平干涉结构距离上的周期性与射线水平跨距相等的特点,采用简洁方式证明了射线稳定性参数与简正波波导不变量间的等价性,从而在射线和简正波理论中建立了一个新的联系。对远距离射线模型声传播仿真结果的分析表明,与射线传播时间相比,射线稳定性参数作为射线理论的一个新的参数,可有效用于描述声传播特性,并能够反映海洋环境变化,应用于海洋环境参数声学反演。

浅海孤子内波对水平纵向相关性的影响

基于简正波理论和孤子内波模型,该文推导出声线经过孤子内波后的频域上的声压表达式,然后利用声压表达式推导出水平纵向相关系数一般表达式,研究了浅海孤子内波引起的声场水平纵向相关系数的变化,并且运用二维抛物方程模型仿真计算验证理论推导结果,并在简正波干涉环境下给出物理现象解释。结果表明,孤子内波引起的浅海声场水平纵向相关系数变化,乃由简正波干涉所导致,当孤子内波幅度变化不是很大时,其幅度改变不会引起水平纵向相关系数周期和幅度的显著变化。文中给出特定环境下的水平纵向相关系数随时间变化的结果,当环境中第一、第二号简正波占主导地位时,水平纵向相关系数会呈现出周期变化。

浅海低频声场的水平纵向相关性

基于一次浅海声学实验数据,研究了浅海低频声场的水平纵向相关特性。利用简正波干涉理论,对实验结果中声场水平纵向相关的振荡结构与强烈起伏现象进行了分析与解释。声场水平纵向相关的振荡结构是由简正波干涉所致,该实验结果进一步验证了该现象在浅海低频条件下的普遍性。当实验中采用的爆炸声源的标称深度位于声场中某号有效简正波的一个波节附近,声源实际爆炸深度的较小变化引起该号与其它号有效简正波幅度比值的较大变化,从而在有效简正波号数较少的情况下引起了声场水平纵向相关的强烈起伏现象,该现象表明在一定条件下声源深度是浅海低频声场水平纵向相关的一个敏感参数。

浅海粗糙海面影响下的声场水平纵向相关性

浅海粗糙海面会引起海面反射损失和声场能量的重新分布,对接收阵的阵增益有着重要影响。本文考虑浅海粗糙海面的因素,结合小斜率近似散射理论和简正波声场模型,分析了不同海面风速下的声场水平纵向相关性。在给定的条件下,随着风速的增加,声场水平纵向相关性提高。通过简正波理论和简正波声场模型给出了解释:随着风速的增加,高号简正波衰减较快,声场中的有效简正波号数减少,导致声场中的简正波干涉减弱,从而提高了声场水平纵向相关性。

浅海低频混响的振荡现象及其物理解释

在不同底质海区的浅海混响实验中都观测到低频混响具有规则振荡现象,该现象不能用目前被广泛使用的非相干混响理论解释.通过对相干混响理论分析,解释了该振荡现象.分析表明,浅海低频混响具有有规律的振荡结构,其振荡周期由不同号简正波的本征值来确定.在此基础上进一步提出了一种由低频混响的振荡频率来确定海底声速的方法.3个不同底质海区的低频混响实验结果表明,通过该方法得到的海底声速与根据匹配场反演得到的声速基本一致.