浅海平均混响强度的数值模拟

海中混响是回声探测的严重干扰。利用本文给出的混响模型可较快地计算分层海洋中平均混响强度的衰减规律及深度结构。 对于近程混响,由于海水非均匀性的影响较小,使用均匀层的射线方法计算。对于远程混响,使用简正波方法计算,它保持了平滑平均后的深度结构。在中等距离上两者能很好地衔接起来,由于考虑了复本征值对简正波入射场的影响,提高了计算精度,通过比较不同散射模型对混响强度计算的影响,提出以分离型二元散射模型作为混响数值模拟的基础,使能由界面反向散射系数估算二元后向散射系数,并大大简化混响强度的数值计算。     

浅海相干混响理论与混响强度的振荡现象

分析了一次负跃层浅海声学实验的混响数据 .在实验中观测到当水听器位于负跃层中时 ,接收到的混响强度是时间的振荡函数 .这种振荡现象不能用目前被采用的非相干混响理论来解释 .为了解释所观测到的现象 ,提出了射线简正波相干混响理论 .数值计算表明 ,射线简正波相干混响理论可以较好地解释及预报这种混响强度的振荡现象 .而这种振荡现象也可以用来检验现有的混响模型     

均匀浅海远程平均混响强度

本文假设均匀浅海的混响主要是海底混响,在海底散射为均匀散射和兰贝特散射两种情况下用简正波方法分别计算了无指向性和有指向性发射、接收时的远程平均混响强度,并作了比较。     

理想负跃层浅海中脉冲波形的理论分析

随着信号处理技术的发展，对信道传输特性的研究与利用日益受到重视。多途传输是水声信道的基本特征。在典型的负跃层浅海实验中早已观测到脉冲信号具有规则的多途结构，用射线理论可以定性地解释所观测到的脉冲多途结构，但射线理论不能精确地获得脉冲的相位与幅度信息。本文利用具有波束位移的射线－简正波（ＲＭＢ）理论，计算了理想负跃层情况下带限信号的波形。为了检验本文方法的计算精度，我们用ＭＯＡＴＬ简正波算法计算了同一问题。比较表明，两种方法的计算结果是一致的，但本文方法的计算速度至少高两个数量级。研究表明，在跃变层情况下波束位移对于波形结构的计算起着关键作用。本文的结果进一步证明了具有波束位移的简正波衰减公式的正确性。利用本文方法研究了收发深度、距离、信号频率及海底参数对脉冲波形的影响。     

THE MEASUREMENTS OF TWO-DIMENSIONAL BOTTOM BACKSCATTERING COEFFICIENTS AT SHALLOW WATER

A frame with ten vertically spaced transducers was mounted on the sea floor to measure thebottom backscattering.The operating frequency was 10 kHz and the bottom backscattering coefficientswere measured as a function of both incident and scattering grazing angles(0.6°—40°).Meanwhile,the bottom reflection coefficients and reverberation intensities were also measured in the same areaunder the condition of thermocline.By feeding the measured bottom reflection and scattering coef-ficients as well as the sound-speed profile into the reverberation model,we have estimated the rever-beration intensities,which are in good agreement with the experimental data.     

浅海平均混响强度的简正波理论

本文用简正波方法导出了浅海远程混响强度的一般表式,该式对较广泛的一类声速剖面、海底反射与散射系数皆适用。由于考虑了复本征值对简正波入射场的影响,所得结果比以往的混响场简正波理论有较大的改进。所得出的平均混响强度的表式物理意义清楚,形式简单,便于进行数值计算与解析讨论。作为例子,文中分析了负跃层浅海中平均混响强度的衰减规律。计算表明,当声源与接收器皆位于跃变层之上时,远程混响强度与r~-5成正比。     

浅海中的混响衰减

本文定义混响衰减作为描述浅海混响的基本物理量。对不同的声速剖面和海底散射模型，分别用射线方法和ＷＫＢＺ简正波方法（考虑和不考虑复本征值的影响）计算了混响衰减随时间（距离）的变化。数值模拟结果表明复本征值的影响不能忽略，在中等距离上按射线方法计算的混响衰减与考虑了复本征值影响的ＷＫＢＺ方法计算结果相一致。负跃层浅海中的实验结果表明混响衰减与源和接收器的深度有关，但与带宽无关。理论预示的混响强度的几何平均规律也从实验得到了证实。     

负跃层浅海声传播的一个新现象──远程传播中的海底散射波

本文分析了负跃层浅海中的一次声传播实验。爆炸声源位于跃层之下，两个接收水听器分别位于跃层上、下。在远距离处跃层上水听器接受到的信号由两部分组成：从声源直接传播到接收点的多途信号（穿透波）和一个随后到达的强度比前者大得多的信号（散射波）。通过理论计算和数值拟合，我们认为后者是跃层下传播的声波激发的海底散射信号，这部分信号不但可应用于远距离传输，而且还可能用来反演三维海底散射的有关参数。     

浅海二维海底散射系数的测量

本文介绍了一种在浅海中直接测量海底二维后向散射系数的方法,并用来获得散射系数对入射和散射掠角的依赖关系。使用的声频率为10kHz,测量的掠角范围为0.6°至40°。实验中我们还验证了海底散射系数对入射和散射掠角依赖关系的互易性。此外,在测量散射系数的同时,我们测量了10kHz频率的混响级及海底反射系数。实验海区的声速剖面为负跃层。把测得的海底散射和反射系数代入混响理论计算公式所求得的结果与实测到的混响级相符得很好。