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浅海质点振速场强度的深度分布特性
上海交通大学学报
2024, 58 (7):
995-1005.
DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.073
质点振速场强度的深度分布特性对水声探测与估计具有重要影响.基于简正波非相干模态和变换到角度积分的近似条件,推导出质点振速的非相干简正波的角度积分形式,避免了本征值和本征函数的复杂计算,并揭示了质点振速强度在声源深度及对称深度具有显著变化特性的物理机理.数值结果表明:非相干质点振速的角度积分解析式可实现快速计算,并可较好地表征出质点振速强度的深度分布特性;同时,由于简正波模态幅度函数的叠加效应,垂直质点振速与水平质点振速的深度分布存在显著差异性;随后,以质点振速强度差为研究对象,分析了水平距离、声源频率、声速剖面及海水深度等参数对质点振速场强度的深度分布特性的影响.相关结论可为基于矢量场的被动目标深度估计提供理论依据.  View image in article
图7
不同海深环境强度差的深度分布
正文中引用本图/表的段落
海水深度是影响声传播特性的重要参数之一,分析讨论海水深度对质点振速深度分布特性的影响,对理解质点振速强度的深度分布及其特性的普遍性具有重要意义.考虑在海水深度分别为50、100、200、300、400和500 m这6种深度环境的负梯度声速剖面波导环境下,计算声源频率为200 Hz,声源深度25 m,水平距离2 km处接收的非相干质点振速强度差深度分布曲线,结果如图7所示.图中黑色实线为强度差深度分布曲线,红色虚线为声源深度,在不同深度环境下,在海面海底界面处受海面海底边界不连续性影响较大,导致非相干质点振速强度差起伏比较剧烈,而声源深度的强度差总是呈现增强效应.在50 m和100 m海深环境存在1 m深度误差,其他海深环境的振幅峰值深度为声源深度.由简正波理论可知,在声源频率不变的前提下,水中波导简正波的个数将随着海水深度的增加而增多,且质点振速强度差的深度分布由声源激发的简正波个数决定.简正波叠加个数越多,质点振速强度差在声源深度越尖锐,而其他深度的强度分布随着深度的增加逐渐平滑.由此可认为,浅海海水深度对质点振速强度差峰值始终分布在声源深度这一特性的影响较小.
本文的其它图/表
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