北极水声学研究的新进展和新动向

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家(主要是美国)的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容(如环境噪声、混响、传播等等)并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器(UUV)的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。      

松花江冰下声学试验技术研究

北极区域极具战略意义与商业价值,随着各国的广泛关注,针对北极地区开展的科考科研活动逐渐增多。其中北极海域的相关研究尤为重要,特别是北极水声学,是保障北极军事存在以及正常科考科研活动的重要支撑。课题组于2015年1月在哈尔滨松花江进行了冰下声学试验,主要内容包括冰下信道测试、冰层散射系数测量以及冰下水声通信试验,实现了冰下半波导现象的初步观测、冰层前向散射系数的测量、基于能量检测器的低信噪比扩频通信、基于时反镜判决反馈均衡技术的高速水声通信以及冰下12用户多址水声通信等内容。本文对本次冰下声学试验情况进行介绍,并给出了相应的试验结果及经验总结。     

海洋环境噪声研究发展概述及应用前景

海洋环境噪声是海洋声场的背景场,通常被当作干扰项。在传统的水声学和海洋声学中,对海洋环境噪声的研究目的大多是为了降低或抑制环境噪声对水下设备的干扰,提高水下设备的性能和作用距离。目前,许多国家纷纷投入力量,开展海洋环境噪声数据获取、分析及噪声场建模工作。从另一个角度考虑,海洋环境噪声是海洋中永恒存在的声场,包含了水体及海底海面等环境特性信息。因此,可利用海洋环境噪声来研究海洋环境物理特性,通过低代价换取丰富的海洋声学信息。若能对海洋环境噪声的宽频带和任意时间存在的特性加以利用,则可以从海洋环境噪声中提取出相关的海洋环境参数。     

水声学与海洋工程

声波是唯一能在海水中远距离传播的信息载体，在海洋环境观测、海洋测绘和资源勘探、水下定位、水下通信中起了重要作用．文章介绍了水声学研究的对象和它的特点，综述了水声信道、声系统及水声信息检测识别等方面研究的最新进展．在２１世纪———海洋世纪，水声学将在海洋工程中作出更大贡献．     

北极海域海洋环境噪声建模与特性分析

北极海域海洋环境噪声的特殊性在于具有偶发的尖脉冲声，为分析其特性与规律，首先建模仿真分析不同脉冲噪声下高斯分布与α稳定分布的拟合效果，验证后者的鲁棒性。再从实测北极海域噪声中选取三种典型环境噪声为样本，通过对其非高斯性判定及不同分布模型对比，验证α稳定分布在北极海域环境噪声统计特性建模中的有效性，同时研究不同深度、不同频段对模型参数的影响，最后通过各月参数的统计结果与海冰密集度分析冰下噪声成因。由于通道数量有限，没有给出所有深度的变化规律。结果表明，北极海域冰下环境噪声具有明显脉冲成分和非高斯性，利用α稳定分布能更好的描述其统计特性；100Hz可作为冰下环境噪声脉冲性干扰源的划分界限；结冰期环境噪声具有强烈的非高斯性，而冰封期则高斯性较强。     

采用被动声监测方法识别波弗特海区域海洋水声环境

为了研究北冰洋冰下水声环境的噪声特性,对2016年中国第七次北极科考期间在波弗特海进行的声学观测实验获取的数据集,采用时间统计分析和频域谱分析方法进行了处理,讨论了处理结果与同时期获取的海洋、大气之间的联系。针对冰下噪声长期监测和北冰洋水声环境特性的准实时观测,确定了描述冰下水声环境特性的参数组,给出了处理方法和流程,用于基于被动声监测的水声环境识别,指导研究设计和硬件选择。回传的实测结果可以与已发表的结论进行比较,从而确切描述和理解北冰洋水声环境的变化。     

中国声学学会会士简介

杨士莪：教授,中国工程院院 士,哈尔滨工程大学水声研究所 所长,中国声学学会副理事长。倡 导建立了我国第一个理工结合、 完整配套的水声工程专业。领导 开发了一系列应用于不同目的的各类水声定位系统。推动和领导了我国南海水声综合考察。在水洞噪声测量、探雷声呐技术等方面也有一定研究。 侯朝焕：水声学专家,中科院院 士,中科院声学研究所研究员。先 后完成了１２项国家重大项目,其 中有三项获国家发明奖,另外四 项获中科院科技进步奖。主持研 制了“水声信号起伏统计特性测量系统”,推动了水声信号场和混响场的研究。提出了…     

水声学研究进展

声学是一门古老而又年轻的科学,水声学是声学的一个分支。本文介绍近年来水声学研究的主要进展。包括新型水声换能器材料、水中非线性声学、匹配场过滤、宽容性信号处理、水声通信、合成孔径成象技术、数据融合、声层析、水下ＧＰＳ技术等。文中还介绍了军事海洋学和基于模型的声呐设计等新概念。     

中国声学学会水声学分会委员会暨2004年全国水声学术会议

中国声学学会水声学分会第五届二次全体委员会暨由分会与中国海洋学会下属海洋物理分会、海洋观测技术分会联合组织的2004年全国水声学术会议,于2004年5月27日至30日在安徽黄山市召开。委员会     

海洋-声学耦合模式捕捉水声环境不确定性

考虑到海洋环境的时空变化对水声环境不确定性的影响,建立了海洋-声学耦合数值模式,实现了并行计算。该模式将声学计算纳入到运动的海洋中,从而实现了对水声环境的动态预报和估计。同时,采用集合预报方法对典型断面的温度垂直结构、实验海区声速剖面和传播损失进行预报,并给出了声速剖面的预报误差、不同深度与频率下,传播损失90%的概率区间以及声速、传播损失、声呐作用距离的不确定性直方图。结果反映了海洋时空变化对水声环境不确定性的影响,量化了水声环境中不确定性的大小。实验结果表明该方法可以刻画海洋动态变化引起的水声环境不确定性,并对其进行了量化和描述。