深海典型海底地形对声传播特性的影响

起伏较大的海底地形对海洋中的声传播有着重要的影响.基于Bellhop高斯波束跟踪模型,研究深海环境中几种不同海底地貌下的声传播特性.搭建由不同的典型海底地形构建的模拟声场,仿真模拟分析声场中声源的辐射情况.通过观测不同水体环境下声传播情况及声场任意位置的声传播损失情况,总结对比不同海底地形下的声传播规律,得出声传播特性...     

基于光纤光栅水听器的海缆安全监测方法研究

提出了在海缆中嵌入光纤光栅水听器监测海缆附近的拖锚情况,实现在海缆受损前采取措施的安全预警方法;分析了声源特性,并基于台湾海峡建立声场模型,对TL(声传播损失)进行了仿真。仿真结果表明,当各水听器间的距离为500 m时,该方法可以确定海底光缆沿线约1km范围内声源的位置。     

基于超材料的声表面波微流控芯片设计和工艺

声表面波(SAW)是一种能量聚集在基底表面传播的弹性声波.为了克服传统声表面波芯片声场分布不均匀、能量不集中和声场单一等缺点,将声学超材料和声表面波技术相融合,通过对基于声学超材料改进声场的芯片进行有限元仿真分析,实现低功耗声波激励下的声场局域增强、能量均匀分布的效果,进而加工并制作了铜柱阵列微结构的声表面波芯片.仿真...     

浅海爆炸声信号传播损失测量方法与验证

介绍了水下爆炸声源信号的处理方法,根据水下声场传播损失计算方法得出实测传播损失。针对2012年于黄海海域进行的一次水声传播及目标估距实验进行处理,并选取波束位移射线-简正波模型对所得实测数据进行了模型验证。     

基于灰色模型的舰船声信号目标识别

深入研究了灰色模型在目标识别中的应用,给出了基于灰色模型的目标识别方案,利用舰船声场仿真数据,建立目标声信号的GM （1,1）模型,并用组合神经网络对两类目标的模型参数进行分类与识别。此外,还利用舰船声场实测数据,对识别结果进行了验证。研究表明灰建模方法在目标识别中是可行的和有效的。     

海洋声场计算的相位重构方法

海洋声场计算是海洋声学的重要研究课题,本文利用傅立叶变换推导了声场的平面波表示,平面波的传播可由相位进行表征,利用相位重构方法得到了声波在海洋中的传播情况并进行声场预报。利用典型深海声速分布模型检验该方法的有效性。     

基于射线模型的浅海水声传播仿真研究

浅海是我国船只活动的主要区域,在计划海上实验、设计最优声纳系统和预测海上声纳性能时,水声模型被广泛地应用于预报声学环境。用射线模型为浅海声场建模,由于射线理论有足够的准确性,可以用来获得声波在空间传播的重要信息,在一定的条件下,射线声学的数学运算也比较简捷。在此结合仿真结果,证明了由射线理论给出的声线图可以给声场以直观、形象的理解,其建立的水声信道模型在工程应用上具有重要意义。     

非线性参量阵系统设计与声响应优化计算

基于参量阵原理,建立参量阵系统的构架模型,研究空气中非线性混频声响应的特征和声场分布状态,改进Berktay计算模型只能得到正轴声场解的局限,将偏轴方位的声响应反应到声场计算,更接近表现声场的分布.并基于声响应特征利用应根据声波的不同情况采用不同声信号处理方式来设计参量阵系统,从而优化声响应效率和减小失真.整个系统用simulink进行系统仿真和计算,将得到的仿真计算结果和实验结果进行分析、比较,所设计的参量阵系统具有较好的工作效率,声响应模型能较好地表现二阶再现声波的声场分布状况.     

《军医进修学院学报》2010年第5期重点专题简介

目前相控阵多焦点声场设计一般都没有对声传播方向的声场分布进行限制,而声传播方向的声场分布对高强度聚焦超声(HIFU)治疗很重要,为此,该文在分析二焦点、四焦点模式下,针对声传播方向的声场分布特点,提出改进多焦点声场设计的方法.即在四焦点中心设置另一焦点,通过改变其焦点间的距离,观察声传播方向的声场分布变化.结果发现,五焦点在声场分布比二焦点和四焦点的声场分布有很大的改善.合理的改变焦点个数及焦点问的间距.能有效改善多焦点的声场分布.     

海底声透射的声场建模与水池实验研究

有限声波束透射进入海底的机理和能量大小,对于新型掩埋物体探测系统的系统设计很重要。利用波数积分声场模型和等效垂直声源阵有限波束建模方法,进行了有限波束在海底中的透射仿真研究。并在铺设有沙底的水池开展了声波透射实验,分析了实验数据,与数值模型进行了对比,最后讨论了实验中应注意的问题。     

一种改进的水下光击穿声辐射计算方法

为了从理论上对光击穿辐射声波进行定量描述,在点源模型的基础上提出了一种改进的水下光击穿声辐射计算方法,利用波动方程和水下爆炸理论求解单点击穿的辐射声波,并推导了多点击穿的辐射声波。从理论上对多点击穿的声压波形、声源级、传播特性和指向性进行了定量计算,并通过实验数据对比进行了验证。结果表明,计算与实验结果是一致的,证明了该方法的正确性和有效性;当激光能量从0.1J增大至0.8J时,声源级从182.4dB增至188.2dB;当激光能量高于0.3J时,声源级变化很小;在垂直等离子柱体的方向上声波辐射最强,在等离子柱体方向辐射最弱,所有方向上声波强度均与距离的平方成反比。     

Underwater Acoustic Networks: Channel Models and Network Coding Based Lower Bound to Transmission Power for Multicast

The goal of this paper is two-fold. First, to establish a tractable model for the underwater acoustic channel useful for network optimization in terms of convexity. Second, to propose a network coding based lower bound for transmission power in underwater acoustic networks, and compare this bound to the performance of several network layer schemes. The underwater acoustic channel is characterized by a path loss that depends strongly on transmission distance and signal frequency. The exact relationship among power, transmission band, distance and capacity for the Gaussian noise scenario is a complicated one. We provide a closed-form approximate model for 1) transmission power and 2) optimal frequency band to use, as functions of distance and capacity. The model is obtained through numerical evaluation of analytical results that take into account physical models of acoustic propagation loss and ambient noise. Network coding is applied to determine a lower bound to transmission power for a multicast scenario, for a variety of multicast data rates and transmission distances of interest for practical systems, exploiting physical properties of the underwater acoustic channel. The results quantify the performance gap in transmission power between a variety of routing and network coding schemes and the network coding based lower bound. We illustrate results numerically for different network scenarios.     

低频水声通信系统水听器流噪声数值分析

低频水声通信是实现远距离水下无线通信的一种重要方式，在海洋科考、环境监测及军事等领域应用广泛。流噪声是制约低频水声通信传输距离的重要因素之一。不同于以往对充油的拖曳线列阵声呐的流噪声研究，由于低频水声通信系统常用换能器和裸露水听器实现水下信号的发送和接收，本文以该系统中裸露水听器流噪声为研究对象，采用大涡模拟方法（Large Eddy Simulation, LES）和声学类比方法方法对水听器周围的流场、声场进行数值模拟计算分析，研究在不同外形参数、运动参数下的水听器周围的流噪声。分析对比结果表明裸露水听器周围的流噪声对低频水声通信存在影响，且流噪声声压级随着运动速度的增加而提高。本研究为提升远程低频水声通信性能提供了噪声方面的理论基础。      

激光多普勒振动计用于水下声光通信

介绍了激光多普勒振动计(LDV)用于水下声光通信的应用背景,阐述了激光多普勒振动计的工作原理和两种相干检测方式。采用零差的相干探测方式,设计并实现了一套光纤结构的激光多普勒振动计。为了证明系统能够应用于水下声光通信,进行了对水下声源发出的声波频率和强度的探测实验。通过对实验数据的分析得出:第一,系统能够检测出水下声源发出的声波频率,对7kHz附近的10个声波频率的测量标准偏差小于8Hz;第二,系统探测信号强度与水下声源发声的声压级成指数关系,对于水下目标通信所用的3.5kHz和7kHz声波频段的最小探测能力分别达到146.2dB和150.8dB声压级。     

流形学习在浅海水声通信中的应用

在复杂的浅海环境中,水声信道具有强烈的空变和时变特性,致使水声通信系统的鲁棒性很难得到保证.该文不同于依赖复杂信道编码和信道均衡手段的传统水声通信算法,将流形学习思想应用于高维海洋环境参数空间刻画及信号空间映射中,为水下数据传输提出创新方案.从声场角度出发,结合浅海实验数据,分析通信信号时空起伏特性,研究环境参数空间和...     

水下隔声材料的声学优化设计

将约束优化理论引入声学设计领域,以带结构的水下隔声层为分析对象,阐述了序列二次规划算法用于声学优化设计的基本过程和关键步骤。通过对带结构的水下隔声层所用橡胶材料参数的优化设计,为水下隔声橡胶的参数设计提供了设计的基本方向,对于提高其水下隔声性能具有重要意义。     

水声信道传输特性研究

在海洋开发中,基于水声的应用系统得到越来越广泛的应用。本文对水声信号的传播速度、传播损失、海洋噪声、信号带宽、多径传播复、多普勒效应等方面的性能做了详细分析,明确了水声信号的传输特性,对于水声应用系统研发有参考作用。     

水下声信号光电探测技术的实验研究

为了实现水下声信号的遥感探测,针对水下声信号光电探测技术的强度调制理论,提出了光线分析理论模型,并进行了初步的理论分析和实验验证,取得了频率为65Hz和100Hz的水下声信号的探测数据,验证了水下声信号光电探测技术的强度调制理论.实验结果表明,在空气中利用激光,在水中利用声波,通过这两种信号载体来探测水下声信号技术是可行的,这一结果对于水下声信号光电探测技术的研究具有一定的参考价值.     

分数阶Fourier变换在深海远程水声通信中的应用

提出深海远程水声通信方案,利用深海声道特性,将通信节点置于声道轴以减小传播损失,提高通信距离.将分数阶Fourier变换(FRFT)应用于水声通信同步检测及Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,可减小多普勒频偏的影响.通过计算机仿真研究表明,分数阶Fourier变换相对于拷贝相关将更适用于存在多普勒频偏的相干多途水声信道条件,有助于实现低误码率通信.