浅海海底混响建模及相关特性的研究

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1、：密级：分类号ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文浅海海底混响建模及相关特性的研究＼硕士研究生：孙启航指导教师：黄益旺教授学科、专业：水声工程１６论文主审人：张揽月副教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文浅海海底混响建模及相关特性的研究硕士研究生：孙启航指导教师：黄益旺教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年3月11日论文答辩日期：2018年3月12日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeof

2、M.EngResearchonBottomReverberationModelinganditsCorrelationPropertyinShallowWaterCandidate:SunQihangSupervisor:Prof.HuangYiwangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Mar.11,2018DateofOralExamination:Mar.12,2018University:HarbinEngineeringU

3、niversity浅海海底混响建模及相关特性的研究摘要浅海海底混响一直以来都是水声研究中的热点问题，但是以往的研究多基于经验散射模型，这不利于混响物理机制以及复杂双基地三维混响问题的研究。本文根据混响的成因首先研究了不同类型海底（流体、弹性体、多孔弹性体）的散射问题，包括粗糙界面的声散射与沉积物中非均匀性引起的体积散射。对于粗糙界面的声散射问题，对比分析了两种经典方法（微扰、Kirchhoff近似）与小斜率近似理论的差异，结果表明利用小斜率近似方法处理粗糙界面的声散射问题比传统经典理论具有更高的精度以及更宽的适用范围。文中同时利用小斜率近似方法分析讨论了不同介质的粗糙散射特性。对于体积散射问题

4、，分别利用流体、弹性体介质的微扰散射理论研究了不同介质的体积散射特性，并简要分析了声散射对声传播的影响。将上述物理散射模型与射线模型以及简正波模型相结合，建立了基于物理散射模型的射线、简正波混响模型。由于简正波理论在处理浅海声场时具有较多的优势，所以本文主要利用简正波混响模型分析海底混响的特性。论文首先利用该模型计算了单、双基地的混响强度，并简要分析了二者强度的关系；其次着重分析了不同类型的散射（粗糙散射、体积散射）引起的混响强度随海底参数的变化情况；进而利用本文模型计算得到了收发合置混响的垂直相关特性，并研究分析了混响垂直相关特性的性质、变化规律以及影响机制；最后利用本文模型对混响的时域波形

5、进行了预报，分析了混响时域信号的统计特性。关键词：物理散射模型；粗糙界面声散射；体积散射；简正波混响模型；混响垂直相关性哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTBottomreverberationoftheshallowseahasalwaysbeenahotissueinthestudyofunderwateracoustics.Previousresearchwasusuallybasedontheempiricalscatteringmodelwhichisdetrimentaltothestudyofitsphysicalmechanismsandmorecomplexbistat

6、icthree-dimensionalproblems.Therefore,accordingtothegenerationofbottomreverberation,acousticscatteringondifferenttypesofseabed(fluid,elastic,poro-elastic)wasstudiedfirstly,includingthesurfacescatteringofinterfaceroughnessandthescatteringduetovolumeinhomogeneityinsediments.Foracousticscatteringofther

7、oughinterface,thedifferencesbetweentwoclassicalmethods(perturbationandKirchhoffapproximationmethods)andsmallslopeapproximationwereanalyzed.Theresultsshowthatusingthemethodofsmallslopeapproximationtode