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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 359 毫秒
1.
李红星  陶春辉  刘富林  周建平 《物理学报》2015,64(10):109101-109101
气泡对海底沉积物的声学物理特性的影响在海洋学、海洋地质学和海洋地球物理学等领域中都有着重要的研究意义. 利用Micro-CT扫描仪对沉积物样品进行无损检测扫描, 根据沉积物样品中水、气和固体颗粒对X射线吸收率的不同, 提取了沉积物的气体体积(气泡)含量. 利用智能非金属超声检测仪对沉积物样品进行超声无损测定, 得到沉积物声速与衰减. 通过回归分析, 建立了样品采集海域沉积物孔隙填充气体与流体含量与沉积物声学特性之间的相关关系. 结果表明: 含气量的少许增大就会引起声速的急剧降低和声衰减的急剧上升, 但含气量超过10%后, 这种上升和降低的幅度明显减小.  相似文献   

2.
海洋沉积物中气泡的存在对沉积物的声学特性有显著影响.为实现在实验室内对不同初始应力条件下含气沉积物的声学特性测量,研制了一套可用于土工三轴仪的双探针声学测量系统,基于CT扫描试验获得重塑含气砂样品中气泡群的尺寸分布,确定其共振频率范围.试验结果表明:细砂沉积物声速随气体含量的增加呈指数型降低,衰减系数随气体含量的增加呈...  相似文献   

3.
基于等效密度流体近似反射模型反演海底参数   总被引:1,自引:0,他引:1  
于盛齐  黄益旺  吴琼 《声学学报》2014,39(4):417-427
为了获取海底沉积物的物理和地声特性,根据等效密度流体近似反射模型得到的不同掠射角下的海底反射损失,利用差分进化算法和粒子群算法相结合的两级混合优化算法以及Bayesian反演方法对海底沉积物的孔隙度、平均颗粒粒度、颗粒质量密度以及颗粒体积弹性模量进行反演,再根据这4个物理参数的估计值进一步计算出海底地声参数,包括声速和衰减。通过反演结果与仿真真值的比较可以看出,除颗粒体积弹性模量外,得到的估计结果是令人满意的,特别是这种间接反演海底地声参数的方法对地声参数的估计具有较高的精确性和较强的稳健性,相对误差分别为0.092%和17%。最后,对实验室水池池底沙质沉积物的反射损失数据进行处理,给出了沙质沉积物各参数的估计值、不确定性和相关性,并通过反演结果与部分实测参数值的比较验证了反演方法的可行性。   相似文献   

4.
海底表层沉积物声速的环境因素影响特性   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
应用声速通用模型开展理论分析,结合温度-压力可控实验测量分析,研究地声反演、海底原位声学测量和采样样品声学测量3种主要的海底表层沉积物声学特性测量方法中,存在的环境因素影响机制和特性.理论计算与实验测量研究具有一致性,揭示温度和静水压力对海底表层沉积物的压缩波声速的影响机制主要是通过影响孔隙海水的密度、黏度、体积弹性模...  相似文献   

5.
侯森  胡长青  赵梅 《物理学报》2021,(4):189-198
通过测量含气泡水的声衰减反演气泡群参数是获取水中气泡分布的重要方法,但是经典方法忽略了较高浓度气泡水中的强频散特性和气泡振动参数的改变,导致反演较高浓度气泡群分布时会产生巨大误差.为解决这个问题,本文基于等效媒质理论建立起了声衰减和相速度的联系,并考虑了含气泡水平均量对气泡阻尼系数和共振频率的影响.在此基础上,通过将反演气泡分布和修正相速度及气泡振动参数交替迭代的方法,有效地消除了高浓度气泡水中由频散和气泡振动特性改变引起的误差.与实验数据对比发现,气泡群孔隙率达到10^-5时,考虑含气泡水的频散特性会显著降低反演误差;而当气泡群孔隙率达到10^-3时,气泡阻尼系数和共振频率的修正会对反演结果变得重要.本文方法在反演孔隙率为10^-3-10^-2的高浓度气泡群时,仍有较好效果,这可为获取水下较高浓度气泡群分布提供方法借鉴.  相似文献   

6.
海底沉积物压缩波声速比与物理特性的关系   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
邹大鹏 《声学学报》2018,43(1):41-51
海底沉积物因组成结构复杂导致声学特性复杂多样,多种理论解释模型存在参数较多且各具适用性现象·通过运用体积平均和等效参数的方法对海底沉积物声波传播机理进行研究,提出一种少参数的海底沉积物与底层海水的压缩波声速比通用模型(General Model of Sound Speed Ratio,GMSSR).GMSSR模型包含弹性结构分布因子、孔隙度、等效密度比、等效弹性模量比4个物理特性参数。分析海底沉积物两相介质结构的串联和并联两种极限情况分析,基于弹性结构分布因子和串并联结构的体积平均分布建立一般情况下海底沉积物的等效弹性模量表达式·应用GMSSR合理地分析各海域测量的海底沉积物声速比经验模型的共性和解释南海实测数据分散的范围,表明:(1)表层海底沉积物主要是以串联结构为主,接近于悬浮液状态或者体积分量很少的并联堆积状态;(2)等效弹性模量比的影响因素大于等效密度比,结构变化往往通过影响弹性结构分布因子而影响等效弹性模量比,从而引起声速比的变化;(3)不同研究海域的声速比-孔隙度经验关系具有相似性,可以通过GMSSR模型分析得出;(4)基于弹性结构分布因子的差异,可以合理解释南海海域测量表层海底沉积物声速比较大的分散性。   相似文献   

7.
杨思斯  李整林  何利 《声学学报》2022,47(3):339-347
为获取水平变化的海水声速分布,在等效平均海水声速反演基础上,提出了一种声速剖面水平变化环境声学层析方法。首先利用经验正交函数结合匹配场处理方法反演不同距离下的等效平均声速剖面,进而通过逐步迭代重构出随水平距离变化的声速场分布,并通过数值仿真及海上实验两方面验证了声速剖面水平变化环境声学层析方法的可行性及其准确性。结果表明:声速剖面水平变化环境声学层析结果与实验测量声速剖面均方根误差小于0.8 m/s,利用声传播信号基本能较为准确地重构出随距离水平变化的海水声速分布,为进一步层析中尺度三维结构及声呐水声环境保障应用奠定了基础。   相似文献   

8.
王泽锋  胡永明  孟洲  罗洪  倪明 《物理学报》2009,58(12):8352-8356
报道了一种含侧腔的机械抗混叠声低通滤波光纤水听器.基于电-声类比理论建立了该光纤水听器的低频集中参量模型,画出了声学等效电路图,利用电路分析方法给出了声压传递函数表达式,并对其声学特性进行了理论分析.研究表明,该光纤水听器具有三个共振频率,由于侧腔的引入使得传递函数出现了一个零点,从而加快了第二个共振频率之后的衰减速度,可以获得更好的高频整体衰减特性.在充水驻波罐中对自行设计并制作的含侧腔的声低通滤波光纤水听器进行了测试.在50—7000 Hz频段上,该光纤水听器的声压灵敏度频响曲线与理论结果具有大致相同的变化形式,低频响应非常符合,声压灵敏度约为-140 dB(0 dB=1 rad/μPa),受低频模型精度的限制,高频响应差异较大.这为解决光纤水听器的高频混叠问题提供了一条简单可行的技术途径. 关键词: 光纤传感器 光纤水听器 声压灵敏度 低通滤波器  相似文献   

9.
为了研究孔隙水含少量气泡时多孔介质中波的传播,本文在Biot模型的基础上,将孔隙水中气泡的体积振动融合到多孔介质的孔隙流体渗流连续性方程中,从而得到了考虑气泡体积振动的孔隙流体渗流连续性方程.在此基础上,根据气泡线性振动下气泡瞬时半径和介质背景压力的关系,以及多孔介质运动方程和流体介质运动方程,导出了受气泡影响下多孔介质位移矢量波动方程,建立了非水饱和多孔介质声速频散和衰减预报模型.气泡的存在增大了孔隙水的压缩率,导致含气泡水饱和多孔介质声速的降低.当声波频率等于气泡的共振频率时,在声波激励下,介质呈现高频散,且孔隙水中的气泡产生共振,吸收截面达到最大,使得多孔介质的声衰减也达到最大.文中数值分析验证了上述结论,表明了气泡含量、大小和驱动声场频率是影响声波在含少量气泡的水饱和多孔介质中传播的主要因素.  相似文献   

10.
一种低声速沉积层海底参数声学反演方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
李梦竹  李整林  周纪浔  张仁和 《物理学报》2019,68(9):94301-094301
软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.  相似文献   

11.
王婷  崔志文  刘金霞  王克协 《物理学报》2018,67(11):114301-114301
考虑孔隙流体中含有少量气泡,且气泡在声波作用下线性振动,研究声波在这种孔隙介质中的传播特性.本文先由流体质量守恒方程和孔隙度微分与流体压力微分的关系推导出了含有气泡形式的渗流连续性方程;在处理渗流连续性方程中的气体体积分数时间导数时,应用Commander气泡线性振动理论导出气体体积分数时间导数与流体压强时间导数的关系,进而得到了修正的Biot形式的渗流连续性方程;最后结合Biot动力学方程求得了含气泡形式的位移场方程,便可得到两类纵波及一类横波的声学特性.通过对快、慢纵波的频散、衰减及两类波引起的流体位移与固体位移关系的考察,发现少量气泡的存在对快纵波和慢纵波的传播特性影响较大.  相似文献   

12.
《Ultrasonics sonochemistry》2014,21(4):1496-1503
Changes in the cavitation intensity of gases dissolved in water, including H2, N2, and Ar, have been established in studies of acoustic bubble growth rates under ultrasonic fields. Variations in the acoustic properties of dissolved gases in water affect the cavitation intensity at a high frequency (0.83 MHz) due to changes in the rectified diffusion and bubble coalescence rate. It has been proposed that acoustic bubble growth rates rapidly increase when water contains a gas, such as hydrogen faster single bubble growth due to rectified diffusion, and a higher rate of coalescence under Bjerknes forces. The change of acoustic bubble growth rate in rectified diffusion has an effect on the damping constant and diffusivity of gas at the acoustic bubble and liquid interface. It has been suggested that the coalescence reaction of bubbles under Bjerknes forces is a reaction determined by the compressibility and density of dissolved gas in water associated with sound velocity and density in acoustic bubbles. High acoustic bubble growth rates also contribute to enhanced cavitation effects in terms of dissolved gas in water. On the other hand, when Ar gas dissolves into water under ultrasound field, cavitation behavior was reduced remarkably due to its lower acoustic bubble growth rate. It is shown that change of cavitation intensity in various dissolved gases were verified through cleaning experiments in the single type of cleaning tool such as particle removal and pattern damage based on numerically calculated acoustic bubble growth rates.  相似文献   

13.
声波在水-含气沉积物界面的反射   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
郑广赢  黄益旺  华健 《声学学报》2018,43(6):961-967
含气泡海洋沉积物的声学特性是海底探测的重要问题。为了研究气泡存在对水-含气沉积物界面声反射系数的影响,本文基于气泡振动修正的Biot波动方程推导了气泡存在修正的Biot弹性模量,并结合水-沉积物界面的“开孔”边界条件推导了声波从水入射到水-含气沉积物界面的反射系数。数值分析表明气泡的振动导致反射系数呈现显著的频率特性。在气泡共振频率附近,由于气泡的共振引发的强散射和强衰减,使得反射系数很大,无论以何种角度入射,声波都很难进入含气泡的沉积物。本文研究结果表明,气泡半径、含量、声波频率以及入射角度都是影响水-含气沉积物界面反射系数的主要因素。   相似文献   

14.
The low-frequency sound speed in a fluid-like kaolinite sediment containing air bubbles was measured using an acoustic resonator technique and found to be 114 ms with negligible dispersion between 100 and 400 Hz. The sediment's void fraction and bubble size distribution was determined from volumetric images obtained from x-ray computed tomography scans. A simplified version of Wood's effective medium model, which is dependent only upon the ambient pressure, the void fraction, the sediment's bulk mass density, and the assumption that all the bubbles are smaller than resonance size at the highest frequency of interest, described the measured sound speed.  相似文献   

15.
Generation of an acoustic wave by two pump sound waves is studied in a three-phase marine sediment, which consists of a solid frame and the pore water with air bubbles in it. To avoid shock-wave formation, the interaction is considered in the frequency range where there is a significant sound velocity dispersion. Nonlinear equations are obtained to describe the interaction of acoustic waves in the presence of air bubbles. An expression for the amplitude of the generated wave is obtained and numerical analysis of its dependence on distance and resonance frequency of bubbles is performed.  相似文献   

16.
The problem of gas bubble motion in an acoustic resonator with a fluid flow is solved using numerical methods. It is shown that the distribution of the bubble concentration, which is nonuniform over the resonator length, is formed upon homogeneous introduction of bubbles. The problem on the bubble concentration distribution the along the resonator axis (with fluctuations of the bubble introduction period taken into account) is considered, and the fluctuation parameters are determined at which the periodic structure of the concentration distribution is preserved. The distribution of bubbles with different sizes over the resonator length is determined. It is shown that a resonator with a fluid flow accomplishes bubble selection by size (the average bubble concentration in the resonator increases with an increase in bubble size). The field in the resonator was calculated taking into account the effect of bubbles on sound velocity and damping.  相似文献   

17.
声波在含气泡液体中的线性传播   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
王勇  林书玉  张小丽 《物理学报》2013,62(6):64304-064304
为了探讨含气泡液体对声波传播的影响, 研究了声波在含气泡液体中的线性传播. 在建立含气泡液体的声学模型时引入气泡含量的影响,建立气泡模型时引用 Keller的气泡振动模型并同时考虑气泡间的声相互作用,得到了经过修正的气泡振动方程. 通过对含气泡液体的声传播方程和气泡振动方程联立并线性化求解,在满足 (ω R0)/c << 1 的前提下,得到了描述含气泡液体对声波传播的衰减系数和传播速度. 通过数值分析发现,在驱动声场频率一定的情况下,气泡含量的增加及气泡的变小均会导致衰减系数增加和声速减小;气泡的体积分数和大小一定时, 驱动声场频率在远小于气泡谐振频率的情况下,声速会随驱动频率的增加而减小; 气泡间的声相互作用对声波传播速度及含气泡液体衰减系数的影响不明显.最终认为气泡的大小、 数量和驱动声场频率是影响声波在含气泡液体中线性传播的主要因素. 关键词: 含气泡液体 线性声波 声衰减系数 声速  相似文献   

18.
Acoustic phase conjugation is studied in a sandy marine sediment that contains air bubbles in its fluid fraction. The considered phase conjugation is a four-wave nonlinear parametric sound interaction caused by nonlinear bubble oscillations which are known to be dominant in acoustic nonlinear interactions in three-phase marine sediments. Two various mechanisms of phase conjugation are studied. One of them is based on the stimulated Raman-type sound scattering on resonance bubble oscillations. The other is associated with sound interactions with bubble oscillations whose frequencies are far from resonance bubble frequencies. Nonlinear equations to solve the phase conjugation problem are derived, expressions for acoustic wave amplitudes with a conjugate wave front are obtained and compared for various frequencies of the excited bubble oscillations.  相似文献   

19.
Stimulated Raman-type acoustic scattering by bubble oscillations in three-phase marine sediments, which consist of a solid frame, the pore water, and air bubbles, is considered. A model is developed for the case of the bubbles surrounded by water. The acoustic properties of the sediments are described on the basis of the Biot theory of sound propagation in a fluid-saturated porous medium. Nonlinear wave equations are obtained for marine sediments containing air bubbles. Expressions for the nonlinear scattering coefficient and the threshold intensity of the exciting sound wave are derived. A possibility of an experimental observation of the scattering process is discussed.  相似文献   

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