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北极冰下声传播特性实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过2017年8月6日在北极海域开展的一次声传播实验，开展了冰下声传播特性实验研究。结合Burke-Twersky （BT）散射模型与射线模型，分析了冰下声传播的多途到达结构，研究了接收声强变化规律，解释了接收声强在30 min内衰减20 dB的现象，分析了接收信号的时间相关性，探讨了接收信号相关性较低的原因。实验结果表明，表面接收信号主要由小角度多次反转反射声线、一次海底反射声线和二次海底反射声线依次构成，表面声道到达信号显著强于海底反射信号。试验冰站在试验期间的运动导致了声传播信号强度和相关性的迅速衰减，并通过仿真得到了验证。 相似文献
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南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析 总被引：2，自引：0，他引：2
应用高斯束射线模型对南海西部中尺度暖涡环境下的汇聚区声传播效应进行了分析.结果表明,暖涡引起的声速场环境变化和海底地形变化的双重效应使汇聚区声道出现了复杂的变异.当水深大于临界深度时,涡引起的环境变化起主要作用.对于暖涡结构,涡中心产生的汇聚区距离最远;声波从涡中心向外侧传播时,汇聚区距离逐渐变小;声波从涡外侧向中心传播时,汇聚区距离逐渐变大.当水深小于临界深度时,海底地形变化起主要作用,地形变浅使汇聚区声道出现"截断效应",声道中的能量迅速衰减.在暖涡西侧,声速场的水平非均匀性与陆坡式的地形对声传播起着相反的效应.与声速结构不随距离变化的情况相比,暖涡环境使陆坡地形临界深度附近的汇聚区声道结构发生了明显的变异. 相似文献
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深海脉冲传播多途效应显著,直达波受海洋环境影响较大。基于南海某海域深水试验数据,采用Butterworth带通滤波器识别目标信号,进而分析近、中、远距离处VLA接收到的信号特征,并根据射线理论解释多途效应、直达波特征规律。结果表明:近距离目标信号可分为直达波及两次海底反射波;中距离可分为直达波与三次海底反射波;远距离目标信号弱,反射波特征不明显。其中,直达波声强显著低于第一次海底反射波,受夏季海面波导的影响,近表层深度处的直达波强度最大;50~200m深度层在强跃层控制下,声线向下弯曲,直达波信号随深度增加逐渐减弱;随传播距离增加,直达波逐渐减弱消失。 相似文献
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可靠声路径(Reliable Acoustic Path,RAP)是深海声传播的重要通道之一,其受界面影响较小, 传播损失较低,可以传播到较远的距离,而且在临界深度以下,环境噪声较低;其次,可靠声路径有效避开了多途扩展现象,声线以结构稳定的直达声为主。在总结可靠声路径物理机理和声传播优势的基础上,对比分析了几种不同海洋参数条件下 RAP 声传播特性,然后采用射线模型仿真分析了 RAP 声信道内的接收声线结构,之后基于仿真的 RAP 信道进行了单载波通信性能的分析。仿真结果发现：在 RAP 声信道内,直达声能量高,传播损失低,声线结构稳定且多途扩展小,对环境变化不敏感,在 35 km 左右的中远程距离内具有很高的信噪比;相同仿真条件下,RAP 区域的误码率较同距离浅深度的接收低很多,而且 RAP 区域接收信号信噪比高出其他区域 10 dB 左右。该研究结果对于实现垂直方向上深海信息的跨域传输具有重要意义。 相似文献
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基于同轴差距测量法的南海深水海底沉积物声衰减特性研究 总被引：4，自引：3，他引：1
通过分析沉积物声波测量过程能量损失的实质，阐述平行轴差距衰减测量法和垂直轴差距衰减测量法的研究基础——差动式衰减测量方法原理，并推导了其衰减系数公式。根据南海沉积物的柱状样品分装的特点，结合以上两种方法，提出了同轴差距衰减测量法，这种方法具有原理上的合理性并且其可操作性强；运用此方法测量了沉积物在常温和温度控制变化条件下的声波信号，计算了衰减系数，研究了温度对沉积物声波传播能量的影响，得出南海深水海底沉积物具有以下声衰减特性：沉积物含砂量高，声衰减系数大；随着温度的升高，沉积物的声衰减系数变化具有不均匀性，整体呈非线性减小趋势。以上研究将为声学遥测和反演海底沉积物的物理力学特性提供数据和方法支持。 相似文献
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黄河废弃三角洲海底冲淤演变规律研究 总被引：16，自引：1，他引：16
1976年黄河改道清水沟流路后，钓口流路三角洲叶瓣废弃，由于大量陆源沉积物供应的断绝，原来形成的快速堆积地形变得极不稳定，水下三角洲岸坡受到海洋动力快速冲蚀作用。根据长期水深资料的对比研究，波浪侵蚀使水下岸坡整体变缓以适应新的沉积动力环境，正逐渐形成新的冲淤平衡剖面。对整个研究区的水深资料进行叠加，总结其海底冲淤演变规律。采用20660、20656、20652和20648剖面上的散点（整数水深点）水深变化，结果表明废弃三角洲海底由浅水区向深水区冲淤组合呈带状分布，且越向深水区周期性越明显。 相似文献
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在深海汇聚区声场中,不同初始角的声线在传播过程中因折射程度差异形成特定的焦散结构。根据射线理论推导了线性剖面条件下用F算子表示的声线轨迹模型,并讨论了焦散结构与掠射角及声源-接收深度配置的变化关系。折射型焦散线由0°~5°的小角度声线构成,为波导结构;反射型焦散线由掠射角为±(5°~10°)的声线构成,为折线结构,且上行与下行声线的焦散线结构明显不同。应用BELLHOP模型分析得出了汇聚区增益与声源-接收深度条件的变化关系,并根据射线到达结构和焦散特征提出了一种确定汇聚区位置和范围的方法。 相似文献
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黑潮在冬季常以流套的方式入侵南海, 并多伴随着反气旋涡的脱落, 脱落的反气旋涡将黑潮高温、高盐水带入南海, 影响南海东北部水文要素和声速场的空间分布, 目前尚未有对黑潮流套脱落反气旋涡声学效应的研究。利用2009~2020年卫星高度计数据和再分析数据, 在南海东北部选取了6个冬季黑潮流套脱落反气旋涡, 研究了其水文和声场结构, 并应用Bellhop高斯射线模型仿真给出了其对声传播的影响。结果表明: (1) 6个黑潮脱落反气旋涡平均半径为110~135 km, 垂向深度可达1 000~1 200 m, 最大旋转速度为0.4~0.6 m/s。反气旋涡中心暖水下沉, 温度异常均为正异常, 暖核位置位于100~250 m处, 最大正异常达到2.5 °C。中心盐度异常呈现负-正-负的三核结构。反气旋涡在100~900 m深度声速为正异常, 最大正异常超过8 m/s, 出现在400 m左右。(2) 声波从涡外穿过涡旋和从涡内向外传播, 当地形不会影响声线的反转时, 会聚区的位置发生后移, 后移的距离在5~10 km; 当地形阻碍声线的反转时, 声线与地形接触的位置不同, 会聚区可能出现前移或后移, 后移最大为29 km, 前移最大可达23 km。(3) 当声源深度和接收深度都为300 m时, 涡旋引起的声传播损失相比与无涡环境下最大增加10~15 dB,同时地形与海底的反射也会使得声传播损失增大5~10 dB。本文研究结果对南海东北部深海通信、远程探测、舰艇侦察与反侦察等具有一定意义。 相似文献
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本文对有限面积噪声源产生的噪声场的空间相关特性作了讨论。分别研究了接收器处于源区域里面和外面的情形。对一浅海典型声速剖面和 Baltic海区的噪声场相关特性及噪声场强度进行了计算 ,并与无限大噪声源平面的噪声场特性作了比较。同时 ,为把连续谱考虑在内 ,引入一虚假深海底 ,用复模式和来近似计算分支割线的贡献。但当接收器远离源区域时 ,连续谱经过在下介质中的长程传播 ,衰减迅速 ,故其对噪声场的贡献可以忽略 ,而仅考虑离散简正波场的贡献。结果发现 ,有限面积源的噪声场结构无论是水平结构 ,还是垂直结构均是不均匀的 ,都依赖于接收场点的绝对位置。这与无限大噪声源平面所形成的噪声场的特性是不一样的 相似文献
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INFLUENCE OF SEDIMENT SOUND VELOCITY ON TIME-FREQUENCY CHARACTERISTICS OF THE SIGNAL IN THE DEEP SEA
朱柏贤 《海洋学报(英文版)》1984,3(2):161-171
This paper uses acoustical method to obtain the sound speed structure information of the deep sea sediment. The time-frequency characteristics of the explosive sound signals in the deep sea are analysed by using the narrow-band filters, and the bottom-reflecting path and bottom-refracting path are separated in time domain. Based on the two kinds of selected bottom models the travel-time difference between the two paths mentioned above is calculated according to the ray theory, and simple analytical formulae are obtained. The bottom model, which is more suitable for the experimental area, is identified by comparing the theoretical with experimental travel-time differences versus range. 相似文献
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针对深海声定位受海洋环境变化影响明显、需考虑测量系统的环境适应性和宽容性设计问题，提出一种评估海水环境变化对定位性能影响的仿真分析方法，将声场计算、误差传播与交会解算联合建模，以西太平洋中纬度海域夏季和冬季环境为代表性场景讨论了季节性环境变化对定位性能的影响方式和影响程度。仿真结果表明，当接收器位于海洋近表层时，在夏季和冬季呈现出两种不同的声信道样式，夏季季节性温跃层影响下的定位精度较差，冬季表面波导影响下的定位精度相对较好，两者均方根误差(RMSE)相差超过50 m；当接收器位于海洋中上层时，直达波有效作用范围的季节性变化引起定位性能差异，冬季定位精度优于夏季，两者RMSE相差15～20 m；当接收器位于海洋近底层时，利用可靠声路径定位精度较高，定位性能季节性变化不明显。研究认为，海水的季节性环境变化能够改变半会聚区尺度水面声定位的声信道特性以及到达声信息、误差传播、交会求解等测量因素，进而对接收深度位于海洋上层的声定位性能产生明显影响。 相似文献
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基于射线理论分析了在深海情况下海面声源产生声场的频率-距离干涉结构，给出了影区内声场频率-距离干涉结构的近似理论表达式，分析得到影区内声场频域干涉周期随收发距离的增加而增大、随着接收水听器深度的增加而减小。因此由单水听器记录的声场干涉结构即可实现被动声源距离估计。在南海深海实验中观测到海面宽带噪声源在声场影区形成的声场干涉结构，对实验获得声场干涉结构的处理结果验证了深海声场影区干涉结构用于被动声源距离估计的有效性。与传统的匹配场被动定位方法相比，该方法不需要已知海底声学参数和大规模的拷贝场计算。 相似文献
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通过构建中尺度涡的数学模型,利用射线-简正波-抛物方程(RMPE)声学模型进行传播损失计算,进而分析在深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式下,中尺度涡对深海声效应的影响。数值仿真结果显示,暖涡对深海声道、会聚区产生下压效果,使会聚区水平距离变大,深海声道深度方向上变宽;冷涡使会聚区上抬,距离变短,对声场散射现象明显。研究结果表明,涡旋环境条件下,声场特征会产生显著变化。试验结果揭示了中尺度涡对深海声场效应的影响,对指导海上运用中尺度涡现象开展的科学研究、工程实践、军事运用具有积极的指导意义。 相似文献
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Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｐｒｏｐａｇａｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｈａｌｌｏｗ ｗａｔｅｒTXＦｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｏｆｓｏｕｎｄｐ... 相似文献
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声散射是重要的声学现象,海洋水体产生的高频声散射信号既可用于开展多种目的的声学海洋学研究,也可能对水下声学设备产生干扰,而海洋水体背景声散射具有显著的时空变异特征,因此针对特定海区开展声散射时变观测具有重要意义。本文利用在南海北部布放的锚系系统所搭载的声学多普勒流速剖面仪,获取了覆盖4个季节的累计约80 d的声散射数据,数据包括75 kHz和300 kHz两个频段,观测水深几乎覆盖了从海面到约600 m水深的整个水体。结果表明,水体在垂向上分布着上散射层和深散射层2个主要散射层。上散射层分布深度在冬夏较浅,位于约100 m以浅,在春秋较深,位于约200 m以浅;深散射层分布深度同样为冬季最浅,位于约300 m以深,但夏季则最深,位于约400 m以深。因此,两散射层的距离在夏季最远,在春秋最近。2个散射层的声散射强度（Sv）同样具有明显的季节变化,上散射层散射强度夏秋较强而春冬较弱,深散射层则正好相反。 相似文献
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数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。 相似文献
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在强负跃层浅海的爆炸声实验中,发现当声源和接收器都位于跃层之上时,平均混响强度和某一航向的声传播损失在频率1000-2000Hz之间出现强烈的异常衰减现象,而且很有意思的是发射和接收均无指向性的平均混响强度的异常衰减与该航向声传播损失的异常衰减具有中心频率相同、带宽一致、附加衰减值相近的窄带共振或选频衰减特权.显然,这一异常衰减现象无法用各向异性的机理(内波、海面或海底的有规律起伏等)来解释.根据本文实验所得的传播损失和混响强度的深度结构以及一些间接的证据,我们认为这一选频附加衰减是由分散活动干跃居上部的有鳔鱼(极可能是鱼)所引起的. 相似文献