内陆湖中声传输起伏

本文对于存在负跃层的内陆湖中的内波,及其引起的声传输起伏进行了实验研究,在1.7、0.5km上测得声传输起伏统计特性。声传输起伏功率诺与内波谱有一定的关联性,其统计特性显现所测内波垂直位移谱接近ω~（-2）,声振幅起伏谱接近ω~（-1）。本文报导了内陆湖夏季负跃层中存在内波和水下内波的基本面貌特征。给出了湖水介质动态变化的规律和参数,为湖区环境下声传输特性的预报提供了依据性的参数。     

浅海内波环境下声场时间相关特性*

浅海内波是导致声场时间相关半径减小的一个重要原因,利用2015年南海声传播起伏实验,对比分析了线性内波以及孤立子内波环境下声场时间相关半径的统计特性。实验数据表明大振幅孤立子内波的存在极大的降低了声场的时间相关半径,声场时间相关半径从线性内波环境下的1小时-3小时,降低为孤立子内波环境下的小于20分钟。利用RAM程序仿真模拟了内波环境下的声场时间相关半径,理论预报结果与实验结果相符。     

浅海中孤立子内波引起的声能量起伏

当孤立子内波的波阵面与声传播路径所成角度较大时,简正波耦合是导致声信号起伏的主要因素。研究了浅海中孤立子内波引起的声能量起伏规律,给出声场起伏的耦合简正波表达式,并使用抛物方程模型进行仿真。数值分析表明,接收点声强随时间变化呈准周期性。在频谱图中能够得到声强起伏的主导频率,主导频率与孤立子内波沿声传播路径的移动速度成正比,与无扰动波导中简正波在距离上的干涉周期(对应于射线理论中临界声线的跨度)成反比,与孤立子内波的形状无关。此外,对声强频谱的垂直结构进行了分析,该结构与对声场起伏起主要作用简正波的本征函数相关。      

典型浅海温跃层内波对声场起伏的影响

本文描述了在夏季典型海区，温跃层内波起伏和不同距离声振幅起伏的实验测量结果。温度起伏记录时间48．96h，温跃层厚度约2－4m，温差达10-15℃。等温线内波垂直位移有5－6m，且主要受最低阶模式支配。测量获得的内波垂直空间频谱特性中，除潮周期占主要成分外，0．05-0．143cpm（7－20min）之间有明显的谱峰，谱衰减系数在－1．5-－1．7之间。数值计算表明内波相、群速度在低频段完全相同，均为0．329m／s；随频率增加，相、群速度从约0．03cpm（33．33min）开始分离，且群速度值下降更快。在不同距离接收点，声振幅信号起伏有8-10dB；随距离增加，起伏有加快的趋势，并伴有信号衰落现象。谱衰减系数在－1，45-－2之间。最后，用PE算法，模拟计算在内波起主导作用下的声振幅起伏。     

南海夏季沿岸内波与定点声起伏特征分析

利用2020年6月海南岛沿岸试验数据,分析内波及声能量起伏特征。试验海域以全日潮内波为主,并伴随有高频内波活动。内波活动引起360 Hz单频信号20 km定点声起伏峰峰值超过30 dB, 320～400 Hz线性调频信号起伏峰峰值超过15 dB。利用测量数据结合数值仿真,讨论了内波引起单频信号和线性调频信号呈现不同起伏特征的原因。结果表明:试验海域内波活动导致单频声场模态间干涉条纹出现移动,进而导致接收位置处特定频率的声能量出现大幅度的快速起伏;由于带宽内的平均作用,宽带信号的能量起伏远小于单频信号的能量起伏。当内波传播速度变化时,各内波成分在声传播路径上出现的时间和位置发生了变化,使得声场出现剧烈起伏的时间也随之变化。     

南海北部浅海声场起伏及统计特性

水下声场的时间积分声强和峰值声强是声呐检测中的重要物理量,而海洋中的内波等动力学过程会造成声场强度的起伏。对南海北部浅海内波环境下定点声起伏实验数据分析,结合数值仿真,总结了试验海域近海底发射和近海底接收条件下内波引起接收信号强度起伏的统计特性.分析结果表明:接收信号的时间积分声强起伏小于峰值声强起伏;时间积分声强与峰值声强起伏的概率分布与对数正态分布较为接近.时间积分声强和峰值声强起伏大小与信号的频率有关,同一收发距离,中心频率650 Hz信号的声强起伏较中心频率310 Hz和375 Hz信号的声强起伏更为剧烈。对于同一频率,当海底较平坦时,声强起伏的闪烁指数随传播距离的增加而增大;当水深随传播距离逐渐变深时,声强起伏规律受内波和水深变化共同影响而更为复杂,闪烁指数先随传播距离增加而增大,之后又随传播距离的增加而逐渐变小.      

南海北部海域内波环境下声传播损失起伏统计特性

浅海内波会引起声传播能量随时间的起伏变化,进而影响水声设备的工作性能.本文利用2015年南海北部一次浅海声场起伏实验数据,对比分析了浅海线性内波和孤立子内波条件下的声传播损失统计特性.在孤立子内波条件下,声传播损失起伏明显加剧,可达11 dB,且分布明显展宽,相对于线性内波的环境,声传播损失起伏可增加5 dB.从简正波...     

南海东沙海域线性内波引起的声场统计特性

海洋内波对声传播及水声探测具有重要影响.利用南海东沙附近海域一次低频声传播起伏实验同步获取的声学与水文观测数据,从水文连续观测数据中提取了内波特征参数,验证了修正线性内波频谱公式,用蒙特卡洛方法统计分析了存在线性内波条件下的声场起伏特性,并用射线理论解释了声源与跃层相对位置对声场起伏的影响机理.结果 表明:随着频率、平...     

反演声场简正波耦合系数矩阵

研究了有内波传播时声场的耦合简正波形式,分析表明各阶简正波系数的时间信号包含多个频率成分,各成分的频率为对应的两地波数差与内波速度的乘积,各频率成分的振幅与对应简正波之间的耦合系数成正比。因此即使内波的波形不随其传播而变化,接收器处的各阶简正波系数仍然具有多频的复杂结构。由此并根据简正波耦合强度与声场简正波系数起伏强度的对应关系提出了一种反演简正波耦合系数矩阵的方法;并用实验中获得的内波数据,反演了声场;计算结果表明:该方法有效地反演了内波传播情况下的简正波耦合系数矩阵。     

Non-Kolmogorov湍流大气中小尺度热晕效应线性理论

从小尺度热晕线性理论出发,在non-Kolmogorov谱的基础上,得到了non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式,分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响.研究结果表明湍流谱对湍流热晕效应的相位补偿有重要的影响.在相同的湍流菲涅耳数下,当谱指数越接近于3时补偿效果越差,谱指数接近于4时补偿效果越好.在相同大气相干长度条件下或在相同湍流折射率常量条件下,当谱指数接近于3时,Strehl比随热晕效应的增强而下降变快,当湍流谱指数逐渐接近于4时,Strehl比下降速度变慢.其原因是随着湍流谱指数的增大,湍流热晕相互作用引起的对数振幅起伏增长变慢.     

浅海内孤立波动态传播过程中声波模态强度起伏规律

内孤立波是一种常见于浅海海域的非线性内波,具有振幅大、周期短和流速强等特点,它通过扰动水体中的温盐分布使声速剖面产生明显的距离依赖性,进而影响水下声传播特性.内波自生成后通常以1 m/s量级的速度传播,运动的内波使声传播路径上的声波模态能量在空间和时间上剧烈起伏.本文定义模态强度为模态系数模值(模态幅度)的平方,并用其衡量各阶模态所含声能量的大小.文中基于耦合简正波理论,推导了内波运动时声波模态强度起伏的表达式,将模态强度表征为振荡项和趋势项的线性叠加.以往的工作大多局限于单独从时域或频域研究内波运动时声波模态强度的时变规律,本文则结合短时傅里叶变换在时频平面上揭示了模态强度的起伏机理.理论推导和数值仿真均表明内孤立波使各阶声波模态之间发生能量交换,即模态耦合.内波的动态传播进一步引起模态干涉,这种干涉效应表现为模态强度中的振荡项并使模态强度随时间快速起伏.受模态剥离效应(不同阶模态之间衰减系数的差异)的影响,趋势项的幅度随时间不断变化,进而对模态干涉引起的振荡叠加了时变的偏置.模态强度的整体走势和振荡项中各频率分量振幅的时变特征均与模态衰减密切相关.同时,本文使用深度积分声强作为总接...     

深远海线性内波条件下声场时间相关性的空间分布

深海声场特定的干涉结构导致其时间相关性的空间起伏,研究这种空间特性可以为水声信号的探测与处理提供重要参考。利用抛物方程声场仿真模型,联合Monte-Carlo数值方法计算分析了深远海线性内波条件下声场时间相关性的空间分布特性。与现有的研究相比,给出了时间相关性的距离和深度起伏特征。结果表明,当接收达到一定距离,声场时间相关性的空间分布具有与声场干涉条纹类似的结构,声场干涉越强,时间相关性越好。此外,声源频率和声速标准差的变化会引起时间相关性空间分布规律的改变,且会聚区传播模式下的改变强于深海声道传播模式。      

浅海内波影响下的波导不变量变化特性分析

针对浅海内波引起波导不变量变化的问题,利用声场波导不变量的概率分布并结合声场简正波的理论,研究了内波活动下波导不变量的时变性,给出了波导不变量变化的机理和规律.具体结论是,在负跃层波导中,声场的波导不变量的最大概率取值具有明显的频变特性.内波环境下,当声传播方向与内波波阵面平行时,接收声场简正波的幅度变化不大,但是简正波的相慢度差和群慢度差的变化却能引起波导不变量最大概率取值的变化;而当声传播方向与内波波阵面垂直时,内波引起的简正波耦合同样会导致波导不变量的最大概率取值的明显变化.     

垂直载荷下颗粒物质的声波探测和非线性响应

对于玻璃珠组成的颗粒介质样品,本文测量了横波和纵波声速,同时分析了剪切模量(G)与体积模量(B)的比值(G/B)随压强的变化规律.结果表明,在低压强下,颗粒体系的纵波声速(C_L)明显大于横波声速(c_T),且体系的CL,CT及G/B均随压强p变化呈幂律标度,即CL∝p~(0.3817),CT∝p~(0.2809)G/B∝p~(-0.4539),幂指数与文献[1]中预言的-1/2非常接近,暗示在我们实验压强范围内的颗粒样品处于L玻璃状态.此外,本文还利用快速傅里叶变换法测量了玻璃珠样品中的声学衰减特性及二阶谐波随压强的变化,发现:纵波声衰减系数(α)、接收端二倍频振幅(μ_(2ω))与基频振幅(μ_(1ω))平方的比值(μ_(2ω)/μ_(1ω)~2)均随压强的增大而幂率减小,分别为α∝p~-(-0.1879),和μ_(2ω)/μ_(1ω)~2∝p~(-0.866).     

海洋内波对水下声场的影响

海洋内波是海水内部的波动之一,它与海洋表面的海浪运动有着非常不同的物理特征。海洋内波会引起海水温度剖面发生剧烈的波动,这种波动具有很强的方向性和时变性,对水下声传播影响巨大,并展现出一些很奇特的声波导效应(包括二维波导效应和三维波导效应),给水下目标的探测与定位以及水声通信等带来严重影响。海洋内波对声场的影响研究涉及到海洋动力学和水声学两个学科领域,文章重点介绍海洋内波对声场影响研究领域的相关进展,并对内波环境下典型声波导现象进行了讨论,最后对该领域未来的发展进行了总结和展望。     

三维浅海环境下孤立子内波对低频声能流的传播影响

针对三维浅海环境下孤立子内波对低频声信号传播特性的影响问题,基于Oxyz坐标系下的三维浅海低频声场有限元计算方法,以声能流为研究对象,仿真分析了内波存在对低频声信号传播特性的影响规律。研究结果表明:受内波影响,在xOz平面,声能流垂直分量的传播偏转角度呈现周期性的起伏规律;随着声源深度的增加,内波对声能流偏转角度的影响深度也随之增加。对xOy平面,当声源位于温跃层以上时,随着接收深度的增加,各深度平面上声能流水平分量的偏转角越大;随着声源深度的增加,内波对各深度平面上声能流的影响逐渐减弱。      

奇点_(ph)与超导临界温度级数

基于对复变函数F_α(y)=integral from n=0 to ~ω_(ph)~(-α)(ω~2y)/(ω~2y 1)g(ω)dω解析性质的分析,本文认为:在决定的收敛半径以外,吴杭生等提出的T_c级数解的部分和作为近似T_c公式仍可用于1/λr的适当范围。但它可能达到的精度依赖于谱形,一般来说是有限的。     

在波导中换能器随机搖摆对声场起伏的影响

当换能器在不均匀分布的声场中摇摆时,接收到的信号随时间发生起伏.本文得到了在波导传播中的无方向性点源的平均声压、平均强度和声信号振幅的起伏率.并对表面声道中起伏率随距离的变化作了数值计算.     

非晶态超导体的声子谱参数λ,〈ω〉和〈ω~2〉与霍耳系数之间的经验关系

在大量的非过渡金属和合金中,非晶态超导体的声子谱参数λ,<ω>和<ω~2>与霍耳系数R_H之间存在着一个经验关系:在R_H=-3.5—-4.0×10~(-11)m~3/As之间存在着λ,<ω>和<ω~2>的最大值。上述声子谱参数与相应的液态金属的霍耳系数R_(HL)之间也存在着一个和上述类似的经验关系。最后讨论了非晶态超导体的转变温度T_c的提高问题。     

利用OMA谱仪测量飞秒激光的谐波光谱

本文给出了利用光学多道分析(OMA)谱仪测量飞秒激光谐波光谱的一种方法 .该方法是利用OMA谱仪(谱分辨0.1nm)加CCD(1152×1242)相机探测设备,用消色差的相机镜头作为空间分辨,在固体靶前表面测量了激光的二次谐波(2ω_0)光谱.结果显示:在平行于靶面的方向和接近于法线方向分别观测到了2ω_0光谱,但在接近于法线方向的谐波光谱出现了精细结构,并得到2ω_0谐波谱的分裂间隔约为3.183 nm.分析认为,自生磁场的产生和作用是导致二次谐波光谱精细结构及谐波谱分裂的主要原因.