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一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

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李梦竹, 李整林, 周纪浔, 张仁和. 2019: 一种低声速沉积层海底参数声学反演方法, 物理学报, 68(9): 166-177. doi: 10.7498/aps.68.20190183
引用本文: 李梦竹, 李整林, 周纪浔, 张仁和. 2019: 一种低声速沉积层海底参数声学反演方法, 物理学报, 68(9): 166-177. doi: 10.7498/aps.68.20190183
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Li Meng-Zhu, Li Zheng-Lin, Zhou Ji-Xun, Zhang Ren-He. 2019: Geoacoustic inversion for acoustic parameters of sediment layer with low sound speed, Acta Physica Sinica, 68(9): 166-177. doi: 10.7498/aps.68.20190183
Citation: Li Meng-Zhu, Li Zheng-Lin, Zhou Ji-Xun, Zhang Ren-He. 2019: Geoacoustic inversion for acoustic parameters of sediment layer with low sound speed, Acta Physica Sinica, 68(9): 166-177. doi: 10.7498/aps.68.20190183
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一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190;中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京100049

  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190

  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190;佐治亚理工学院机械工程学院,亚特兰大30332-0405

Geoacoustic inversion for acoustic parameters of sediment layer with low sound speed

  • 摘要: 软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.
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出版历程

一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190;中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京100049
  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190
  • 中国科学院声学研究所,声场声信息国家重点实验室,北京100190;佐治亚理工学院机械工程学院,亚特兰大30332-0405

摘要: 软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.

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