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研究人員發現淺海中隨機起伏海面下聲場的統計規律
2019/04/11 | 作者:声场声信息国家重点实验室 刘若芸 | 【 【打印】【關閉】

  在海風和重力的作用下,海洋表面呈現隨機起伏的特性。在淺海環境中,粗糙海面的漫反射使聲波隨機散射到鏡面反射方向以外的不同方向,導致水下的傳播損失增加,同時會在一定範圍內隨機起伏,進而對水聲裝備應用産生影響。以往對起伏海面下的聲場隨機分布特征研究較少。

  聲場聲信息國家重點實驗室研究生劉若芸和導師李整林研究員對淺海中起伏海面下的聲傳播損失(Transmission Loss, TL)的規律進行了分析,總結了不同風速條件下的聲場統計特性。相關研究成果201812月在線發表于SCI期刊《中國物理B》。

  研究人員根據一維粗糙度譜生成隨機起伏海面,用並行抛物方程近似模型快速計算聲場,用蒙特卡洛方法模擬隨機變化的聲場,並計算了聲傳播損失的概率分布。這種聯合方法可以分析不同風浪條件下的聲傳播損失變化情況。

  研究表明,聲傳播損失的統計規律與風速、收發距離、聲波頻率和海水聲速剖面等因素有關。聲傳播損失隨風速增大而增加,且起伏概率分布更分散。在遠距離、高頻率情況下,風速變化影響更大。在負躍層環境中,當聲源在躍層上方、接收器在躍層下方時,粗糙海面對聲傳播損失的影響較等聲速環境更爲顯著,而聲源和接收器同時在躍層下方時聲傳播損失幾乎不受海面起伏影響。 

  粗糙海面下聲場的起伏(圖/中科院聲學所)  

  等聲速環境中不同頻率、不同距離下傳播損失的概率分布(圖/中科院聲學所)

  

  躍層環境中不同聲源位置下傳播損失的概率分布(圖/中科院聲學所)

  關鍵詞:

  起伏海面;淺海;傳輸損失;統計特征

  參考文獻:

  LIU Ruoyun, LI Zhenglin. Effects of rough surface on sound propagation in shallow water. Chinese Physics B (Volume 28, Number 1). DOI: 10.1088/1674-1056/28/1/014302.

  論文鏈接:http://dx.doi.org/10.1088/1674-1056/28/1/014302

 
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