浅海声速剖面对吊放声纳探测距离的影响

吊放声纳的作用距离不仅和自身设备性能有关,还和海洋水声环境特性及吊放声纳入水深度有着密切的关系.本文阐述了浅海不同声速剖面中的声传播特性,通过仿真声线轨迹分析了几种典型的浅海声速剖面对声传播的影响.通过对声纳、水声环境以及目标的模型化计算,利用射线模型仿真了几种不同声速剖面情况下吊放声纳的主动作用距离.分析了吊放声纳入...     

浅海海底地形对吊放声呐探测距离的影响

吊放声呐的探测距离不仅与装备的自身性能和海洋水声环境特性有关,还受海底地形影响.利用射线声学模型,仿真分析了正声速梯度和带有跃变层声速梯度下,不同高度和深度的海底山体和海底盆地(简称:海盆)两种典型地形下的声传播特性.通过声传播特性,得出了不同高度和深度的海底山体和海盆两种典型地形对吊放声呐作用距离的影响.根据声传播特...     

南海海底粉质黏土沉积物声速和衰减的全浸式测量

提出了一种宽带声速和声衰减测量方法,该方法利用全浸式传感器测量技术(FITM)在实验室环境下对超细沉积物(平均粒径为5.27 μm,孔隙率为79%)的声速和声衰减进行了测量。为确定该实验室测量方法的可靠性,将该声速与声衰减关系与Kramer-Kronig关系进行了比较。同时,Hamilton经典曲线表明,该实验室测量结果符合声速与孔隙度关系,且声衰减在Hamilton曲线置信区间内。测量数据满足有效密度流体模型和颗粒剪切模型的声速和衰减预测曲线,进一步证明了实验室测量方法的准确性和有效性。     

基于参考点之间水声传播的声速剖面反演

针对海洋声速剖面测量成本高、长期观测困难的难题,文章初步研究了利用水下固定参考点与水面已知位置之间的声信号传播时延来反演海水声速剖面的方法,提出了一种等声速分层模型下的声速剖面反演方法。将海水分层,对声信号传播过程进行建模,推导反演声速的非线性方程组;再利用牛顿迭代法,对非线性方程组进行求解。通过仿真和海试试验数据处理,分层数不同时,反演声速与实际声速之间的误差随着分层数的增加而变小,声速误差最小为0.80 m·s^-1左右,验证了反演方法的有效性与准确性。     

基于MODAS产品的西北太平洋海洋水声环境实时动态估计研究

0引言海洋水声环境是海军舰艇及各型水下武器平台的水下导航、通信以及作战活动的主要背景要素,全面的认识和掌握海洋水声环境是军事水声对抗的物理基础。现有海洋水声预报产品大多基于往年历史统计资料,未能形成实时动态估计产品,未来数天内预报产品还处于空白状态。由于海洋浅海声速剖面受海水昼夜温差、季节温差、盐度变化影响较大,基于历史温盐资料的水声预报产品难以准确、有效的预报海区声速剖面,而海水中声速剖面     

少量声速剖面时浅海声传播不确定性研究

当只有少量的浅海实测声速剖面时,不能直接利用Monte Carlo法研究声传播的不确定性。基于经验正交函数法,提出扩展向量法对少量实测声速剖面进行扩展,产生与实测声速剖面统计量基本一致的扩展声速剖面,基于MonteCarlo法,利用扩展后的声速剖面计算了声传播损失概率密度分布。结果表明,扩展向量元素服从标准正态分布,扩展后的数据捕捉到了未能测量到、但可能存在的声速剖面,该方法为浅海环境下实测声速剖面数据较少时,研究声传播不确定性提供了一种新的途径。     

任意倾斜的硬地层声速测量(折射法)

本文讨论了应用折射法对任意倾斜地层进行声速测量的有关问题，从Adachi的折射声线时距曲线的一般表达式出发，结合声线示踪的几何方法导出了计算具有任意倾斜面的硬地层声速的表达式，对声速测量的误差问题作出了定量的研究，得到了误差估计公式为声测量系统的设计提供了依据，从而提出了一个能够消除地层倾斜角不确定笥对测量精度影响的双激发声速测量方法。     

垂直信道温跃层引起的传播损失分析

0引言水声信道的温跃层一般是指海洋表面层下温度急剧降低的负声速梯度薄层。一般来说,声线通过温跃层时明显弯曲,传播损失增大,对声纳作用距离造成很大影响,"午后效应"便是一个典型例子。实际上,这些现象主要是对水平远程声传播而言。对于垂直信道,温跃层是否会造成严重传播衰减?是否会对探测性能造成很大影响?本文旨在厘清这一疑问,从理论和试验两个方面来分析。     

利用字典学习的浅海被动声层析

针对被动海洋声层析,提出了一种利用字典学习从海洋环境噪声反演浅海声速剖面的方法。首先,通过海洋噪声互相关函数提取出两个水平阵列间的经验格林函数;其次,通过字典学习从数据生成字典矩阵来稀疏表征声速剖面;最后通过搜索稀疏的系数来实现对浅海声速剖面的反演。通过南海实验数据对本方法进行了验证,相对于传统被动海洋声层析方法实际反演结果的均方根误差降低为0.53 m·s^-1。而且搜索参数更少,同时具有较高的准确性。     

SS—1智能型声速深度仪

一、引言 海洋中的声速深度分布直接关系到声波在海中的传播,因而影响水声设备的使用。对于海军反潜作战来说,声速的深度分布是很重要的参数之一。在海洋开发中,当涉及到水下定位时,也必须考虑因声速梯度引起的声线弯曲。总之,海洋中的声速分布是反映海水介质特性的一个重要参数,人们都很重视对它的测量。早期海水声速通过测量海水温度、盐度和深度来计算。为此,人们给出了一系列海水中声速的计算公式。[1][2]到了五十年代出现了利用“声环鸣”方法现场测量声速的设备[3]。人们就广泛使用声速仪来现场直接测量声速。到目前为止,“声环鸣”方…     

利用残缺样本声速重构声速剖面

用经验正交函数(experiential orthogonal functions,EOF)表示声速剖面受限于样本声速的测量深度,应用该方法重构声速剖面只能计算到样本中最浅剖面的深度。要想进行全海深声速剖面的重构,必须对残缺的样本声速进行合理地外延。为此,首先对样本中温度和盐度进行了外延,然后根据声速经验公式计算得到了全海深的样本声速。在此基础上,通过解多元方程组的办法求解经验正交函数系数达到了声速剖面重构的目的。结果表明,提出的声速剖面外延方法是有效的。另外,只要知道声速剖面变化较剧烈深度上的3个点的声速值就能重构声速剖面,对于文中的数据来说,重构的均方根误差可达到0.872 m/s;增加经验正交函数的阶数能提高重构精度,但5阶以上,阶数的继续增加对精度的提高将不会有显著的影响。     

基于声学法测量气体分子量的初步研究

超声流量计可以实现当地声速的直接测量,声速与气体分子量存在定量关系,而分子量大小取决于气体组分。因此,可利用超声流量计实时测量得到的声速实现对天然气组分的间接核查,这对完善天然气能源计量体系具有至关重要的作用。该文分析声学法测量气体分子量的理论基础;以超声流量计为主体搭建声学法测量气体分子量的实验装置;并以氮气为实验介质,对实验装置声速测量的不确定度进行初步分析。研究结果可为声学法测量气体分子量在天然气能量计量中的应用提供理论依据和数据支撑。     

虚拟仪器技术在水声材料隔声测试中的应用研究

对虚拟仪器技术的含义、优势、发展概况及应用程度等作了介绍，并基于B＆K PULSE系统，对虚拟仪器技术在水声材料隔声测试中的应用开展了实验研究。虚拟仪器技术的使用，极大地提高了测试精度和测试效率，为未来声学测试的发展指明了方向。与其他应用领域一样，在声学测试领域，虚拟仪器技术同样具有非常广泛的应用前景和发展潜力。     

空气中风和声速剖面对空气声透射入水影响

在研究空气声源激发的水下声场时,通常假定空气为静止、均匀半空间,而没有考虑空气中实际声传播条件(风和声速剖面)的影响。在基于传播矩阵的快速场模型基础上,可得出计算运动介质中声传播的二维快速场模型FFP2DM,和远场近似条件下的一维快速场模型FFP1DM。用这两个模型,对空气中风和声速剖面对空气声透射入水的影响进行研究。结果表明:空气中风速剖面和声速剖面对空气中声传播有很大影响,但对于透射进入水中的声波影响很小。     

Speed of Sound of n-Hexane and n-Hexadecane at Temperatures Between 298 and 373 K and Pressures up to 100 MPa

Measurements of the speed of sound u for n-hexane and n-hexadecane at temperatures of 298.3, 323.15, 348.15, and 373.15 K and at pressures up to 100 MPa are reported. The speeds of sound, the temperatures, and the pressures are subject to an uncertainty of ±0.1%, ±0.01 K, and ±0.2 MPa, respectively. These measurements were undertaken using a new apparatus which has been constructed for measurement of the speed of sound in liquids and supercritical fluids at pressures up to 200 MPa and at temperatures between 248 and 473 K. The technique is based on a pulse-echo method with a single transducer placed between two plane parallel reflectors. The speed of sound is obtained from the difference between the round-trip transit times in the two paths. It is expected that both the precision and the accuracy of the method can be further improved.     

三元阵被动测距在浅海低频条件下的声速修正

声速是三点被动测距方法中影响距离解算精度的重要参数,当声呐系统的工作频率较高时,一般直接使用海水声速。但随着远距离探测声呐技术的发展,声呐工作频率越来越低。浅海波导中传播的低频声信号的相速度和群速度明显不同于海水声速,选取哪个声速项用于距离解算是一个值得研究的问题。通过理论分析与pekeris波导中的数值仿真,确定了三点被动测距解算公式中的速度项应为相速度。仿真结果表明选用简正波相速度用于距离解算能有效降低浅海低频时三点被动测距方法的误差。     

基于近场声全息的高频换能器阵列声场测量方法

在二维平面声压构建技术理论基础上,结合空间傅里叶变换的近场声全息技术,提出一种高测量效率的声场测量方法。以由4个压电元件所构成的矩形活塞换能器阵列为测量对象,进行声场仿真和实验测量,验证该测量方法的测量精度与效率。结果表明,该方法相比面扫描法测量效率提高了560倍,相比积分法计算速度提高两倍,可有效应用于高频换能器阵列的声场测量。     

近临界区二氧化碳声速的精密测量研究

基于圆柱声学共鸣法原理,开展了303.10～303.18 K,压力从3.855 MPa至7.534 MPa的近临界区CO2测量研究。二氧化碳声速测量的相对标准不确定度结果为:当压力低于7.1 MPa时为0.035%,当压力高于7.3 MPa时为0.15%。与CO2国际标准状态方程计算得到的声速相对偏差分布在0.005%～-0.4%范围。所获得的测量结果可为CO2国际标准状态方程的改进提供重要数据来源,建立的实验系统和方法可用于更宽广温区CO2及其他工质的声速精密测量研究。     

负梯度声速下特征声线与传播时间快速求解方法

求解特征声线最直接的方法是采用"扫描-插值-迭代"的声线跟踪法,过程较复杂,计算速度较慢。将负梯度声速环境下特征声线的起始掠射角表示为声速、海水深度、声源与接收点相对位置的方程,通过采用量子粒子群算法求解方程直接获得掠射角,进而确定特征声线和传播时间。与声线跟踪法相比,所提出的方法由于不存在数值累计误差和角度插值误差,因此精度更高,另外速度也更快,适合浅海负梯度环境下特征声线与传播时间的快速求解。     

浅海海底单参数模型分析与研究

介绍了单参数模型,提出以小掠射角下反射损失随掠射角的变化率Fd B作为描述海底性质的单参数,并分析研究了该海底单参数模型的适用性,分析得到,当频率不低于数十赫兹且海底沉积物类型属于高声速海底时,单参数模型可以用来描述海底性质。还研究了海水声速对于海底单参数模型描述水下声场的适用性的影响,结果表明,当海水声速剖面可以近似等效为均匀水层时,可用海底单参数模型对水下声场进行预报应用。