海底声学特性:评论

水声学特别在海洋声学模型中,地质学家和地球物理学家有二个基本任务:他们必须研究与水声学有关的海底所有特性,并且把这些数据综合起来,得出定量的资料,提供给研究海底同声音相互关系的声学家们。     

海底倾斜度对声传播的影响

1引言南海海底环境复杂,存在着许多海深及底质水平变化的区域。由于海底变化对水声物理规律有着非常大的影响[1],因此,在此类海域进行声传播预报和海底反演时的参数选取和模型构建时必须给予足够的重视。国际上关于海底大起伏的实验和理论研     

舰船低频声传播的海底损失

以密度和声速连续变化的液态沉积物层和具有切变波效应的固态基底组成的水平分层海底为海底模型，分析并进行了舰船低频声场传播到海底时的反射系数仿真计算，较为准确的预报了舰船低频声场海底损失低频特性，并探讨了以此为基础的舰船海底交界处的地震波源模型。     

浅海起伏海底环境下的声传播

起伏海底对浅海声传播有着极大影响。文章利用一次东海夏季水文数据,结合蒙特卡洛方法统计分析了浅海长距离起伏海底环境下的声场特性,并利用射线模型分析了海底起伏对声场不确定性影响的机理。结果表明,高频声波对海底起伏的变化更为敏感,传播损失的概率分布更为分散。负跃层环境下,当声源位于跃层下方时,起伏海底对位于跃层下方接收点的声传播影响更为明显。等温层环境下,起伏海底对声传播的影响相比于跃层环境影响更小。起伏海底的倾斜度越大,声传播损失越大。对于相同倾斜度的起伏海底,相对起伏的大小,即起伏海底高度与海深的比值,比起伏周期的变化对声传播的影响更大。     

声屏障声学特性的模型试验研究

应用因次分析法确定声屏障实验室模型试验相似准数,通过模型试验测量声屏障插入损失并与目前工程中常用公式预估结果比较表明,模型与实物之间的声学特性关系可以用相似法准则进行定量描述,其结论对于进行声屏障声学设计有重要参考价值。     

浅海海底模型对低频声传播的影响

海底参数特性是影响浅海低频水声传播的重要因素。理论上需要知道海底所有深度的参数特性才能确定水声传播,这在实践中很不现实。如果在误差的允许范围内只需要知道某个深度以上的海底参数特性,而这个深度以下的海底参数特性可以忽略,这个深度就定义为海底最大深度。低频声波能够穿透海底更深,最大深度能够达到几十米深,对比较高频率只有几米深。海水声速剖面也能影响声波穿透海底深度,声速剖面为负梯度时海底最大深度比等声速要深。在低频声传播过程中,海底横波对声场影响也很大,尤其是在超低频100Hz以下,2002年5月的南海试验也证实了这一点。     

汽车消声器声学特性的声传递矩阵分析

根据声传递矩阵法,分析了一种汽车消声器的传递矩阵,计算了该消声器的传递损失。并利用M ATLAB软件,分别分析了进气管内伸长度、排气管内伸长度、支撑板间距、穿孔直径、穿孔管壁厚、穿孔管直径对消声器传递损失的影响。结果表明:从总体趋势上看,进气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时消声器的平均传递损失最大;排气管内伸长度越大,消声器的平均传递损失越大,但内伸长度为30 mm时平均传递损失最大。支撑板间距对消声器传递损失影响较小,但当支撑板间距为原始长度时,消声器的平均传递损失最大。穿孔直径越大,消声器的平均传递损失越大。穿孔管壁厚越大,消声器的平均传递损失越小。穿孔管直径越大,消声器的平均传递损失越小。     

由爆炸声源及传播损失反演海底声学参数

以2001年东中国海（ECS）一次浅海声学试验（ASIAEX）获得的爆炸声源的声信号和声传播损失,进行海底声学参数反演。对宽带爆炸声源（WBS）进行研究,由爆炸声源的声信号提取出海底反射波与直达波,从而得到海底垂直反射系数,结合Hamilton的经验公式反演出海底等效声速和密度。反演所得结果与海底取样结果相近。由传播损失反演海底声衰减,选取适当的代价函数,调整声衰减,使得代价函数最小,从而反演出海底声衰减。运用反演得到的海底参数计算的传播损失值与试验结果符合较好。     

“海底山”地形的水下声传播分析

在声传播测量中,在测线上水深的较大变化,使声传播损失发生显著的变化。海底山和海底凹陷地形对声波的传播有较大影响,使声传播损失出现变大和变小的情况,甚至产生较大的声影区效应,对水声装备的研制和使用有重大影响。对一种特殊海底山地形下的声传播问题进行分析,并结合实验数据对比有无海底山情况下的声传播损失,期望对海洋环境测量和水下武器装备的研制及应用有所启发。     

海底的声学特性实验技术及地中海的若干实例

海底声学特性主要取决于海底分层沉积物的物理特性和海底、次海底的粗糙度。在过去的十年间,已取得很多样品和海底照片,并做了声学测量,从而,增进了我们对影响海底沉积物声特性的机理的了解。北大西洋组织大西洋最高同盟指挥部反潜武器研究中心(NATO SACLANT ASW)提供了在地中海不同区域的海底声学特性的研究结果,对其观察方法和数据分析也作了简单的讨论.给出了影响海底声学特性的沉积物特性之间的关系,并将结果与声学测量进行了比较.     

声二极管中声传播模型研究

提出一种数值计算模型以描述声子晶体和包膜气泡群构成的声二极管中声传播。声子晶体中的声传播基于有限差分的方法数值求解,而微气泡中的非线性声传播采用非线性声波方程耦合微气泡振动方程求解。数值模拟的结果与已报道的实验结果相符合,证明了数值模型的有效性。在此基础上进一步讨论了包膜气泡参数改变对声二极管整流比的影响。     

Anomalous attenuation of third sound

Experimental measurements of anomalously high third-sound attenuation coefficients in He II are reported. This and the onset of superflow in He II films are associated with a macroscopic quantum uncertainty principle.     

传播波与倏逝波对全息重建影响的研究

通过分析近场声全息中传播波和倏逝波的声场分布与声源大小、辐射频率及测量距离的关系,得出了传播波和倏逝波在空间声场中的变化规律、影响因素以及两者之间的对应关系,确定了可利用的倏逝波传播距离。在此基础上,提出了一种改进的远场声全息方法：首先利用传统远场声全息方法重建声源,然后通过传播波与倏逝波的关系,得出声源面上相应的倏逝波成分,两者叠加获取接近于近场声全息的重建结果。最后,通过仿真和实验验证了这一结果。     

倾斜弹性分层海底声场分布仿真研究

利用弹性抛物方程理论中的单向散射近似法处理倾斜弹性体-弹性体的边界条件,建立了不同地形条件下具有弹性分层海底的海洋环境中声场计算的新方法;经仿真分析等深度均匀海水层覆盖下具有倾斜弹性体-弹性体边界的弹性分层海洋环境中低频声场的空间分布结构,表明当弹性沉积层中纵波波速不大于1.5倍水中声速时,声压传播损失完全由海水介质参数和海底底质决定,与沉积层下界面地形关系不大,且弹性界面处有明显的界面波(Stoneley波)存在,即弹性体-弹性体界面的地形变化,基本不影响海水中的声场分布。与能量守恒方法相比较,仿真验证了文中计算方法的准确性。     

一种计算声表面波在周期栅阵中传播特性的方法

Hashimoto有限元程序是日本Chiba大学研究人员从1973年开始、历时几十年用Fortran语言编写、计算声表面波在周期栅阵中传波特性的一个软件包。该程序能计算Rayleigh波、漏表面波、SH型表面波、表面横波等多种声表面波的传输特性,同时它能适用于一个周期内单根指条、两根指条和多根指条及声表面波在栅阵中斜入射的情况。该程序已在声表面波（SAW）研究人员中得到了广泛的应用。     

On the acoustic emission due to the fracture of brittle inclusions

The far-field characteristics of the emission from a theoretical model for the fracture of brittle inclusions are presented in detail. The model is a circular crack growing at constant speed from zero size until it attains a prescribed size. The far-field radiation pattern is the same as that of a simple combination of force doublets, and some qualitative similarities between force doublets and acoustic dipoles are noted. The initial shape of the far-field pulses due to the growing stage and the stopping is determined, but difficulties arise in accounting for the diffraction of a surface wave on the crack faces generated by the stopping of the crack.     

海面波浪起伏对声传播的影响

位于南海某海域同一传播路径上,在2004年和2005年分别进行的两次声传播实验,两次实验中的设备、过程和方法都相同,水文变化也不大,但实验得到的传播损失相差却很大。通过对实验数据的分析表明,两次实验的传播损失差异是由于海面波浪起伏引起的。利用第一次实验数据,考虑海面波浪起伏后反演得到的海底吸收系数可以较好地解释另一次的声传播损失。因此,可以以为浅海海面波浪起伏对声传播的影响很大,在进行水下声传播规律的研究或地声参数反演研究时,应当充分考虑海面波浪起伏的影响。