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声学所揭示浅海中随机起伏海面下声场的统计规律

2019-04-15 声学研究所
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  在海风和重力的作用下,海洋表面呈现随机起伏的特性。在浅海环境中,?#26893;?#28023;面的漫反射使声波随机散射到镜面反射方向以外的不同方向,导致水下的传播损失增加,同?#34987;?#22312;一定范围内随机起伏,进而对水声装备应用产生影响。以往对起伏海面下的声场随机分布特征研究较少。

  中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室研究生刘若芸和?#38469;?#26446;整林对浅海中起伏海面下的声传播损失(Transmission Loss, TL)的规律进行了分析,总结了不同风速条件下的声场统计特性。相关研究成果201812月在线发表于《中国物理B》。

  研究人?#22791;?#25454;一维?#26893;?#24230;谱生成随机起伏海面,用并行抛物方程近似模型快速计算声场,用蒙特卡洛方法模拟随机变化的声场,并计算了声传播损失的概率分布。这种联合方法可以分析不同风浪条件下的声传播损失变化情况。

  研究表明,声传播损失的统计规律与风速、收发距离、声波频率和海水声速剖面等因素有关。声传播损失随风速增大而增加,且起伏概率分布更分散。在?#27602;?#31163;、高频率情况下,风速变化影响更大。在负跃层环境中,当声源在跃层上方、接收器在跃层下方时,?#26893;?#28023;面对声传播损失的影响?#31995;?#22768;速环境更为显著,而声源和接收器同时在跃层下方时声传播损失?#36127;?#19981;受海面起伏影响。

  论文信息: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. 

  论文链接

 

?#26893;?#28023;面下声场的起伏(图/中科院声学所)

 

等声速环境中不同频率、不同距离下传播损失的概率分布(图/中科院声学所)

 

跃层环境中不同声源位置下传播损失的概率分布(图/中科院声学所)

打印 责任编辑:?#24230;?#20248;
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