一种浅海声矢量场干涉结构提取方法

针对浅海Pekeris环境下声矢量场的干涉特征,基于简正波理论分析了在频率-距离域上声强谱、质点振速自谱、复声强谱和波阻抗谱干涉结构的形成机理,探讨了对干涉结构的波导不变量表征,并进行了宽带辐射声场干涉结构的海上测量试验。仿真研究和海试数据分析均表明,在频率-距离域上,上述4类物理量都会呈现稳定的、可用波导不变量β表征的干涉结构,而复声强独有的纯干涉分量更能体现波导的干涉效应。最后引入多尺度线性滤波器对海试实测LOFAR图进行处理,处理结果表明该滤波器可有效地增强干涉特征,更利于检测和提取干涉图案中的条纹信息。     

声矢量传感器信号处理

声矢量传感器能够同步、共点、直接测量声场空间一点处声压和质点振速,从而有可能改善传统水声测量或探测设备的性能,为解决一些实际的水声问题拓展了新的思路。尽管声矢量传感器出现在水声领域的历史不算久,但是由于巨大的潜在军事需求牵引,它在最近十数年间的发展势头愈发地强劲,逐渐演变为不断被重视的水声技术之一。在此背景下,本文尝试综述声矢量传感器信号处理研究的当前进展,如信号检测、 DOA估计、波束形成等。     

声矢量传感器研究进展

声矢量传感器由传统的无指向性声压传感器和偶极子指向性质点振速传感器复合而成,可以同步共点测量声场中一点处的声压和质点振速若干正交分量,由此得到的幅度和相位信息为解决一些水声问题提供了新的思路。因其实际的和潜在的工程应用价值,所以在最近十年间与此相关的声矢量传感器技术备受水声界关注。本文尝试综述声矢量传感器技术近五十年间在物理基础、传感器设计制作、相关工程应用等各方面的发展历史、现状和所取得的一些研究进展。     

声矢量阵指向性

单矢量传感器具有可电子旋转的偶极子指向性,声压、振速信息联合矢量信号处理在噪声背景下有良好的探测能力,矢量(传感器)阵能取得更好的能力。本文对理想条件下单矢量传感器、二元矢量阵的偶极子指向性和单边指向性进行了计算机仿真,并对单矢量传感器的指向性进行了水池实验,实验结果与仿真结果基本一致。结果表明矢量传感器具有较强的抗相干干扰和非相干干扰的能力。     

可压缩涡流场中空泡运动规律及声辐射特性研究

基于可压缩流体力学基本理论, 通过边界积分方程, 采用不同表面压力模型, 求解空泡在计及可压缩性的涡流场中的运动规律; 通过表面离散及坐标变换, 采用Kirchhoff动边界积分方程, 将空泡表面视为运动变形边界, 作为直接噪声源, 获得涡流场中空泡运动产生的时域声压分布; 分析了涡流场参数对空泡运动规律及声辐射特性的影响. 研究结果表明: 计及流场可压缩性, 空泡的脉动幅度会随时间减弱, 辐射声压幅值随之减小; 空泡在涡流场中会发生延展、 颈缩、 撕裂, 并在撕裂后子空泡中形成射流; 当流场中的压力减小时, 空泡运动过程中的最大半径与撕裂前的最大长度逐渐增加, 且当流场中压力较小时, 空泡撕裂时形成的子空泡增多; 空泡辐射声压的指向性较弱, 撕裂会使辐射声压产生突变, 形成极大峰值; 随着涡通量的增大或空泡数的减小, 空泡脉动周期及其诱导的辐射声压波动周期随之延长, 辐射声压峰值逐渐滞后并减小. 本文结果旨在为涡流场中空泡运动规律及声辐射特性的相关研究提供参考. 关键词： 可压缩 涡流场 空泡 声辐射     

矢量场唯一性定理

本文证明了较一般情况下的矢量场唯一性定理，文献中常见的矢量场唯一性定理多为本文结果的特例。     

含裂纹弹性结构声相互作用研究

应用分形有限元和边界元相结合的方法研究了含裂纹的结构声的耦合作用问题。利用二级分形有限元方法离散含裂纹结构,这将使得自由度大为减少;使用边界元方法计算外域辐射声场,这将自动满足无限远辐射边界条件。数值结果初步表明:(1)随着裂纹深度的增加,结构声耦合系统的共振频率将下降;(2)裂纹附近的声场所受的影响更为明显。     

海底沉积物上的声反射

本文将海底沉积物视为一种紧密的湿颗粒介质。声波在其中传播时将出现两个膨胀波和一个旋转波。考虑到这些特征,再假设海水与沉积物的界面是平的,导出了平面声波在其上的反射系数的表达式。文中就松散颗粒介质的情况对反射系数进行了简化,得出了前人用唯象理论所获得的结果。文末将理论与实验结果进行了比较,两者的一致性较好。     

矢量玻色子分布函数

本文导出了一般极化情况下电子或夸克的矢量玻色子分布函数,得到了这些分布的表达式和数值结果,对这些结果进行了讨论.并应用这些结果讨论了高能非极化和极化散射过程.     

赏析矢量场的场管及通量问题

物理学中常把某个物理量的时空分布叫做场,场是物质存在的重要形式.矢量场即是常见的的一类场,所谓矢量场,就是在空间各点存在着的一个矢量,其大小和方向是空间位置及时间的函数.对一个不随时间变化的矢量场,矢量的大小和方向是空间位置的函数.如果矢量A(黑斜体字母表示矢     

Researches on the distribution law of vector sound field in elastic wedge bottom

The method based on elastic parabolic equation method for calculating the sound vector field has been studied.The vector field in water and corresponding seismic wave field had been calculated for infra-sound in oceanic environment with elastic wedge bottom.The effects on sound field distribution for different frequency and depth of sound source had been researched,result shows that there is sound energy leakage into the bottom,the position where leakage occurred can be determined by the ratio of the ocean depth to the wavelength,as compared with normal mode theory.     

The sound field in a hydroacoustic waveguide with an uneven hard bottom

An analytic representation is constructed for a nonaxially symmetric sound field to simulate a hydroacoustic waveguide the bottom of which is hard and has an axially symmetric relief. A numerical analytic method for finding the velocity potential is proposed, for which undetermined coefficients for normal modes are determined from a corresponding infinite system of algebraic equations. The sound fields are studied with for variations of the problem parameters.     

Characteristic features of the sound field formation near the bottom of a shallow sea

Detailed calculated data are presented for the angular, temporal, and energy structures of the sound field at the points of localtion of a horizontal line array of receivers (at 250-m intervals) in a shallow sea. The array is deployed near the bottom of a 200-m-deep waveguide along a sound propagation track, at distances from 20 to 30 km from a source generating a signal in the kilohertz frequency range. The influence of a sand or mud bottom on the intensity of signals arriving along single rays is numerically estimated for winter and summer conditions of sound propagation in a specific region of the Barents Sea.     

Numerical modeling of the reflection coefficients for the plane sound wave reflection from a layered elastic bottom

The matrix method and its numerical realization are considered in calculating the complex reflection coefficients and refraction indices of plane sound waves for geoacoustic models of the ocean bottom in the form of homogeneous elastic (liquid) absorbing layers overlying an elastic halfspace. In calculating the reflection coefficients at high frequencies or in the presence of a large numbers of sedimentary layers, a passage from the Thomson-Haskell matrix approach to the Dunkin-Thrower computational scheme is performed. The results of test calculations are presented. With the aim of developing resonance methods for the reconstruction of the parameters of layered elastic media, the behavior of the frequency-angular dependences of the reflection coefficient are studied for various geoacoustic bottom models. The structure of the angular and frequency resonances of the reflection coefficients is revealed. The dependence of the structure (the position, width, and amplitude) of two types of resonances on the parameters of the layered bottom is considered.     

Scattering of sound by an elastic spherical shell immersed in a waveguide with a fluid bottom

The paper is devoted to modeling an acoustic field scattered by an elastic spherical shell. The shell is immersed in a waveguide with a fluid attenuating bottom. Modal analysis is applied to calculations of both the point source field in a free waveguide and the scattering coefficients of the shell. The occurring integrals along a branch cut are expressed via the probability integral. Cases are analyzed when the source frequency differs from the critical frequencies of normal waves and when it coincides with one of them. The method is applied to estimate the effect of the field scattered by a thin elastic shell filled with air with transmission loss of the total acoustic field with distance and its depth distribution.     

磁致伸缩换能器辐射板形状对声场分布的影响

磁致伸缩换能器可作为热声制冷机的声源装置,辐射板的形状直接影响声压输出效率,从而影响制冷效果。为提高换能器工作效率、减小换能器体积,辐射板需在Terfenol-D棒的激励下产生大振幅、高频率的活塞振型。针对这一问题,应用ATILA软件分析了磁致伸缩换能器辐射板形状对谐振腔振动幅频特性的影响以及对谐振腔内声场分布的影响。结果表明:相同激励条件下,凹球面辐射板出现活塞振型时振幅最大,对应谐振腔中声压幅值最高;谐振腔端面形状为凹球面时,具有聚焦声压幅值的作用;端面形状为凹发射端-凸反射端组合的谐振腔内声压幅值最高。以上结论为合理设计辐射板、谐振腔两端面组合形状提供了参考。     

南海深海典型不平整地形对声场垂直相关性的影响

海底地形变化对深海环境下的声传播和空间相关性有重要影响。基于2014年南海中南部海域不完全深海声道条件下大跨度垂直阵接收的声信号,选取平坦海底和典型不平整(存在小海底山和海底斜坡)海底两个不同传播方向上传播损失差异较大的距离,对声场垂直相关性进行了对比分析,并应用射线理论对相关性差异予以定性分析和机理解释。在不平整海底方向,在第一影区内小海底山遮挡区附近:在部分一次海底反射声线被小海底山遮挡的距离处,接收声信号主脉冲多途干涉结构相对平坦海底方向更加简单,垂直相关性增强;而在全部一次海底反射声线被小海底山遮挡的距离处,对声场起主要作用的变为二次海底反射声线,接收声信号主脉冲呈现多途干涉结构,垂直相关性降低。在第一会聚区附近:平坦海底环境下,由于两组水体中反转声线在空间垂直方向上的干涉效应,使得声场的垂直相关随接收深度增加呈现出周期性振荡的现象;而不平整海底方向,在50 km处,海底斜坡阻挡了一组水体反转声线,在大深度上只出现单会聚结构,观测不到垂直相关的周期性振荡现象;在57 km附近对声场起主要贡献的成分从水体中反转声线变成了多次海底反射声线,主脉冲多途展宽变宽,垂直相关性显著降低。研究结果对深海复杂海底地形环境下声场垂直相关性的深入分析及声呐阵列增益估计等具有重要意义。     

深海海底反射区声场的相干结构及其有源声呐估距

有源声呐在探测深海海底反射区的目标时,由于声线大掠射角弯曲且声速沿声线传播路径不断变化,造成了常规估距方法产生较大的误差。有效声速法是减小常规估距方法误差的有效途径,但由于需要预先计算空间每一位置点的\     

Effect of a sloping bottom on sound propagation

Acoustical Physics - The paper presents the results of field measurements of acoustic fields generated in autumn hydrological conditions of the Sea of Japan shelf by a TON-320Hz autonomous signal...