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水平缓变声道中的WKBZ绝热简正波理论 被引量:18
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作者 张仁和 刘红 +1 位作者 何怡 V.A.Akulichev 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第6期408-417,共10页
本文利用具有海面相移修正的本征函数的WKBZ近似,并同时考虑波导简正波和海底反射简正波的贡献,提出了适合于水平缓变水下声道的WKBZ绝热简正波理论。数值结果表明,会聚区声场主要由波导简正波决定,而影区声场主要由海底反... 本文利用具有海面相移修正的本征函数的WKBZ近似,并同时考虑波导简正波和海底反射简正波的贡献,提出了适合于水平缓变水下声道的WKBZ绝热简正波理论。数值结果表明,会聚区声场主要由波导简正波决定,而影区声场主要由海底反射简正波决定。在菲律宾海中,频率范围在109HZ至860HZ,距离至250km范围时,用WKBZ绝热简正波理论计算的结果与实验数据符合得很好。 展开更多
关键词 声道 简正波 绝热简正波 反射简正波
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基于相函数和耦合简正波的高效声传播模型
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作者 孙聿超 胡长青 +1 位作者 杨雪峰 赵梅 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期772-781,共10页
针对水平变化波导中脉冲传播计算效率低的问题,文章提出了一种改进的宽带耦合简正波模型,该模型将简正波本征值满足的相函数表达式与全局矩阵耦合简正波方法相结合,通过对相函数进行公式变换提取频率和深度,将水平变化波导中的宽带本地... 针对水平变化波导中脉冲传播计算效率低的问题,文章提出了一种改进的宽带耦合简正波模型,该模型将简正波本征值满足的相函数表达式与全局矩阵耦合简正波方法相结合,通过对相函数进行公式变换提取频率和深度,将水平变化波导中的宽带本地简正波本征值的计算从频率、深度、本征值实部和虚部的四维寻根降低至本征值实部和虚部的二维寻根,计算效率得到大幅度提高,而全局矩阵耦合简正波方法可以稳定高效地计算水平变化波导声场。因此,这种改进的宽带耦合简正波传播模型在保持准确性的同时,具有更高的计算效率。对水平变化波导的宽带声场进行了数值仿真,结果表明,在斜坡环境声场仿真将海底分成40阶梯或更多时,文中模型在与COUPLE07模型保持相同准确性水平的情况下,计算效率比COUPLE07模型提高了5.9倍以上。 展开更多
关键词 相函数 宽带 耦合简正波方法 全局矩阵 本征值
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深海超低频WKB反转简正波模型
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作者 朴胜春 詹建康 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期784-802,共19页
提出了一种基于抛物柱函数的深海超低频WKB反转简正波模型。采用比较方程法,选择形式解为抛物柱函数的映射方程,给出了典型深海声速剖面情况下简正波方程的抛物柱函数WKB近似解和近似条件。数值分析了Epstein声速剖面环境下简正波本征... 提出了一种基于抛物柱函数的深海超低频WKB反转简正波模型。采用比较方程法,选择形式解为抛物柱函数的映射方程,给出了典型深海声速剖面情况下简正波方程的抛物柱函数WKB近似解和近似条件。数值分析了Epstein声速剖面环境下简正波本征函数的全局近似误差,求解了Munk声速剖面环境下的简正波声场。结果表明,所提方法与经典WKB近似方法和Langer变换方法相比全局近似误差更小,并且可将海水层看成一个整体,适用于求解深海超低频声传播问题。 展开更多
关键词 简正波模型 WKB近似 抛物柱函数 全局近似误差
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利用声场简正波幅度起伏反演内波传播速度 被引量:3
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作者 胡涛 王臻 +1 位作者 郭圣明 马力 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1518-1523,共6页
针对内波参数声学反演方法缺乏有效的试验验证问题,本文对Rouself等推导的单一内波环境下非线性内波速度与声场简正波起伏周期成正比关系的适用条件进行了讨论,提出多种内波共存环境下内波传播速度的声学反演方法,当非线性内波引起声场... 针对内波参数声学反演方法缺乏有效的试验验证问题,本文对Rouself等推导的单一内波环境下非线性内波速度与声场简正波起伏周期成正比关系的适用条件进行了讨论,提出多种内波共存环境下内波传播速度的声学反演方法,当非线性内波引起声场简正波耦合时,可通过提取单阶简正波起伏周期来反演内波速度。利用2011年黄海内波(内潮和非线性内波)与声场起伏同步观测数据,成功实现了黄海内波传播速度的声学反演,验证了多种内波共存环境利用简正波幅度起伏反演内波传播速度的可行性。 展开更多
关键词 黄海 内潮 非线性内 传播速度 声场起伏 简正波耦合 简正波起伏周期 声学反演
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基于简正波掠射角的声速剖面反演方法研究 被引量:3
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作者 邢传玺 董国芳 +1 位作者 孔玲玲 杨江峰 《云南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第6期558-565,共8页
针对浅海宽带信号多途的特点,对多途分离的方法进行了研究,提出了一种基于warping变换的简正波分离和简正波信息提取的方法.随后提出了一种基于射线-简正波理论的利用各阶简正波中不同频点信号到达掠射角进行声速剖面反演的方法,最后通... 针对浅海宽带信号多途的特点,对多途分离的方法进行了研究,提出了一种基于warping变换的简正波分离和简正波信息提取的方法.随后提出了一种基于射线-简正波理论的利用各阶简正波中不同频点信号到达掠射角进行声速剖面反演的方法,最后通过仿真计算验证本方法可以应用于具有一定时间长度的线性调频发射信号的简正波分离,分离后提取的简正波信号经逆运算还原后与原始信号基本一致,分别对每阶简正波的各个频点到达掠射角进行计算,利用各阶简正波的不同频点到达掠射角建立代价函数,进行声速剖面反演.仿真结果证实了该方法的可行性,并分析了反演精度. 展开更多
关键词 声速剖面反演 简正波分离 warping变换 简正波掠射角
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耦合Galerkin简正波解的抛物方程方法水下声传播计算 被引量:2
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作者 杨燕明 李燕初 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期33-39,共7页
研究水平变化的海洋环境下声传播的计算方法.把Galerkin方法的简正波解应用于耦合简正波抛物方程,可同时考虑海水和海底声场计算,对水平变化的海洋环境问题的数值计算表明,在包含海水和海底的声场计算中该方法的计算结果都具有较高的精度.
关键词 GALERKIN方法 简正波 耦合简正波抛物方程方法
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简正波的干涉特性及耦合机理
7
作者 祝传刚 刘翠华 高国兴 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期6-7,共2页
简正波理论对计算海洋声场十分重要,本文利用镜像法推导了简正波方程,得到的结果与求解赫姆霍兹方程得到的结果一致,利用镜像法可以准确直观地理解简正波的物理意义。简正波是海洋界面反射波在海洋中发生干涉现象形成的,其原理和光栅衍... 简正波理论对计算海洋声场十分重要,本文利用镜像法推导了简正波方程,得到的结果与求解赫姆霍兹方程得到的结果一致,利用镜像法可以准确直观地理解简正波的物理意义。简正波是海洋界面反射波在海洋中发生干涉现象形成的,其原理和光栅衍射类似。简正波耦合的机理是海洋介质的不均匀性造成简正波产生附加相位变化,破坏了不同简正波之间的正交性。 展开更多
关键词 简正波 镜像法 干涉 简正波耦合
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浅海波导中折射类简正波的warping变换 被引量:4
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作者 戚聿波 周士弘 张仁和 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第13期163-171,共9页
Warping变换可以实现单水听器浅海低频声波导的简正波分离.本文讨论了海水声速随深度线性减小浅海波导中折射类简正波的warping变换.理论推导了海水折射类简正波水平波数、频域相位及瞬时相位的表达式,由此提出了相应的时域和频域warpin... Warping变换可以实现单水听器浅海低频声波导的简正波分离.本文讨论了海水声速随深度线性减小浅海波导中折射类简正波的warping变换.理论推导了海水折射类简正波水平波数、频域相位及瞬时相位的表达式,由此提出了相应的时域和频域warping变换算子,并由仿真数据进行了验证.本文的理论推导过程同样适用于海水声速线性增大或海水折射系数的平方随深度线性变化的浅海波导. 展开更多
关键词 warping变换 简正波分离 折射类简正波
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由简正波群延时及幅度反演海底参数 被引量:37
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作者 李整林 鄢锦 +1 位作者 李风华 郭良浩 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期487-491,共5页
由简正波过滤技术得到1号与2号简正波群延时及幅度。通过匹配简正波群延时差来反演海底的声速、密度等参数,衰减系数由简正波的幅度反演得到。遗传算法用来在参数域内搜索待反演的参数。在 200~500 Hz频率范围内海底衰减系数随频率的... 由简正波过滤技术得到1号与2号简正波群延时及幅度。通过匹配简正波群延时差来反演海底的声速、密度等参数,衰减系数由简正波的幅度反演得到。遗传算法用来在参数域内搜索待反演的参数。在 200~500 Hz频率范围内海底衰减系数随频率的变化关系为α=0.29f1.9dB/m(f的单位为 kHz)。最后给出由反演出的参数计算得到的传播损失与实验的声传播损失数据的比较,结果符合的较好。 展开更多
关键词 简正波 群延时 幅度 海洋声学 海底参数反演
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内波、潮导致的声简正波幅度起伏及其深度分布 被引量:13
10
作者 王宁 张海青 +1 位作者 王好忠 高大治 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期38-44,共7页
分析2005黄海声传播—内波实验传播起伏数据,观察(1)号声简正波幅度起伏及其深度分布特征。非线性内波(IW)通过接收阵可以导致脉冲峰值约5 dB起伏,幅度起伏垂向分布与简正波本征函数的微分分布吻合良好,(M2)潮致信号幅度起伏也满足相同... 分析2005黄海声传播—内波实验传播起伏数据,观察(1)号声简正波幅度起伏及其深度分布特征。非线性内波(IW)通过接收阵可以导致脉冲峰值约5 dB起伏,幅度起伏垂向分布与简正波本征函数的微分分布吻合良好,(M2)潮致信号幅度起伏也满足相同深度分布特性。然而内波和潮致起伏的垂向相位变化明显不同:前者本征函数峰值两侧起伏信号反相,而后者近乎同相。前者由接收器与简正波分布的相对移动决定,而后者取决于简正波和水听器位置变化的复合效应。 展开更多
关键词 幅度起伏 深度分布 简正波 脉冲峰值 本征函数 垂向分布 相位变化
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浅海波导中目标散射的简正波-Kirchhoff近似混合方法 被引量:12
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作者 范威 范军 陈燕 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期475-483,共9页
提出了计算浅海波导中复杂目标散射的数值方法:简正波Kirchhoff近似混合方法。通过把目标散射的Kirchhoff近似方法和简正波声传播模型相结合,可对大尺寸复杂目标在浅海波导中的散射声场进行计算。以浅海波导中刚性球体散射的解析解为标... 提出了计算浅海波导中复杂目标散射的数值方法:简正波Kirchhoff近似混合方法。通过把目标散射的Kirchhoff近似方法和简正波声传播模型相结合,可对大尺寸复杂目标在浅海波导中的散射声场进行计算。以浅海波导中刚性球体散射的解析解为标准解验证了本方法,说明简正波Kirchhoff近似混合方法是有一定计算精度的工程预报方法。数值计算Pekeris浅海波导中球体目标散射声场在深度频率平面和距离频率平面上的二维干涉结构及其与自由空间中的差异。进而通过FFT获得目标时域回波随深度的分布图,分析浅海波导中目标姿态、声速剖面对Benchmark潜艇目标散射的影响。 展开更多
关键词 Kirchhoff近似 目标散射 混合方法 简正波 浅海 BENCHMARK 计算精度
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基于水平合成阵列的简正波波数估计 被引量:5
12
作者 黄勇 李宇 +2 位作者 朱沛胜 李峥 黄海宁 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期229-233,共5页
针对浅水声波导中简正波模数估计的孔径约束问题,提出了一种基于运动合成孔径高分辨谱分解的简正波波数估计方法。该方法先利用短水平阵运动合成大孔径虚拟阵列,再通过合成阵列进行高分辨谱分解来进行简正波波数估计。数值仿真结果和海... 针对浅水声波导中简正波模数估计的孔径约束问题,提出了一种基于运动合成孔径高分辨谱分解的简正波波数估计方法。该方法先利用短水平阵运动合成大孔径虚拟阵列,再通过合成阵列进行高分辨谱分解来进行简正波波数估计。数值仿真结果和海试数据测试表明,孔径运动合成技术的应用,解决了水平阵进行简正波模数估计时孔径不足的问题;拖曳阵在远离目标水平运动的过程中,做垂直向机动可以提高简正波模数估计精度。 展开更多
关键词 估计方法 合成阵列 简正波 浅水 合成孔径 运动合成 约束问题
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基于Kraken简正波模型的浅海声场分析 被引量:16
13
作者 张歆 张小蓟 李斌 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期405-408,共4页
水声信道的传输特性是影响水声通信系统性能的重要因素。本文采用了一种全液态Kraken简正波模型 ,对位于浅海信道的目标海区的传播特性进行分析 ,得到了不同传播条件下信道的传播损失和频率特性图 ,为水声通信系统的设计提供了理论基础。
关键词 浅海信道 Kraken简正波模型 水声信道 声场分析
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浅海地震波传播的简正波模型 被引量:17
14
作者 颜冰 周伟 龚沈光 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2006年第5期804-806,830,共4页
应用简正波理论,阐述了一般分层浅海的声场传播问题,并计算了在弹性切变海底条件下的声传播问题,分析了在浅海海底表面传播的地震波传播效应.对声场的理论计算表明,该方法较为准确地预报了浅海声传播的传播损失.
关键词 简正波 传播损失 切变 浅海地震
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水平不变海洋声道中WKBZ简正波方法的并行算法 被引量:10
15
作者 笪良龙 范培勤 陈冬滨 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1980-1982,1998,共4页
并行算法是解决大数据量运算耗时过久的重要途径,在PC机群上实现并行算法是一种低成本、高效率的解决方案。首先介绍了计算机机群系统,在此基础上,建立了基于LINUX和MPI的PC机群实验环境,实现了WKBZ简正波方法并行计算,并利用建立的试... 并行算法是解决大数据量运算耗时过久的重要途径,在PC机群上实现并行算法是一种低成本、高效率的解决方案。首先介绍了计算机机群系统,在此基础上,建立了基于LINUX和MPI的PC机群实验环境,实现了WKBZ简正波方法并行计算,并利用建立的试验平台,对并行算法进行了测试,比较了并行WKBZ简正波计算和串行WKBZ简正波计算耗时的差异。根据理论研究和实际测试的结果,总结了利用PC机群系统进行并行WKBZ运算的可行性,得出了一些有意义的结论。 展开更多
关键词 PC机群 并行算法 传播损失 简正波
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一种能量守恒的双向耦合简正波水声传播模型 被引量:7
16
作者 莫亚枭 朴胜春 +1 位作者 张海刚 李丽 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期154-162,共9页
针对非水平边界条件近似处理所引起的双向声场能量不守恒问题,提出了一种满足能量守恒的双向耦合简正波模型。在模型的建立中,严格考虑了非水平界面的边界条件,并依据介质运动方程和连续性方程推导了便于数值计算的耦合微分方程。同时,... 针对非水平边界条件近似处理所引起的双向声场能量不守恒问题,提出了一种满足能量守恒的双向耦合简正波模型。在模型的建立中,严格考虑了非水平界面的边界条件,并依据介质运动方程和连续性方程推导了便于数值计算的耦合微分方程。同时,结合能量守恒方程和不同海底参数下的数值计算,对模型的准确性进行了研究。由理论分析和仿真结果可以看出,边界条件的严格考虑将导致边界修正项的产生,而边界修正项的引入确保了耦合系数满足对称性和模型所计算的声场满足能量守恒,使得本模型可充分考虑边界水平变化对声场的影响,实现非水平分层波导中双向场的准确计算。 展开更多
关键词 能量守恒方程 声传播模型 双向耦合 简正波 非水 边界条件 数值计算 声场能量
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声简正波传播时延起伏特征:AEYFI05实验 被引量:5
17
作者 高大治 刘进忠 +1 位作者 王宁 吴立新 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期212-219,共8页
分析处理黄海锋面和内波声学实验(AEYFI05:Acoustics Experiment of Yellow sea Oceanic Front and Internal Waves 2005)数据发现:1号声简正波传播时延起伏存在10~50 min,幅度2~10 ms的"高频相干"成分。对比简正波传播时... 分析处理黄海锋面和内波声学实验(AEYFI05:Acoustics Experiment of Yellow sea Oceanic Front and Internal Waves 2005)数据发现:1号声简正波传播时延起伏存在10~50 min,幅度2~10 ms的"高频相干"成分。对比简正波传播时延起伏量与接收船位置等温线起伏量发现:两者的高频起伏部分存在明显的延时对应关系。根据实验地形数据,本文给出了传播途径中的地形胁迫激发内波导致声传播时延起伏的物理假设,合理地解释了两者的高频起伏部分存在明显的延时对应关系。 展开更多
关键词 起伏特征 传播时延 声学实验 简正波 对应关系 地形数据 数据发现 传播途径
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三维绝热简正波-抛物方程理论及应用 被引量:5
18
作者 秦继兴 Katsnelson Boris +3 位作者 彭朝晖 李整林 张仁和 骆文于 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期136-144,共9页
复杂海域通常存在环境参数的水平变化,这会导致声波在传播过程中发生水平折射,呈现出三维效应.利用绝热简正波-抛物方程理论进行三维声场建模,在垂直方向上使用标准简正波模型KRAKEN求解本征值和本征函数,水平方向上使用宽角抛物方程模... 复杂海域通常存在环境参数的水平变化,这会导致声波在传播过程中发生水平折射,呈现出三维效应.利用绝热简正波-抛物方程理论进行三维声场建模,在垂直方向上使用标准简正波模型KRAKEN求解本征值和本征函数,水平方向上使用宽角抛物方程模型RAM求解简正波幅度.该模型物理意义清晰,计算效率高,但由于忽略了各号简正波之间的耦合,只适用于环境参数水平变化缓慢的问题.使用该模型分析了内波环境和大陆架楔形波导中的声波水平折射现象,结果表明,声波的水平折射将水平平面分为不同区域,每个区域内的声场结构明显不同.此外,声强在水平平面内的分布与声源频率和简正波号数有关,这种依赖关系是导致声信号频谱变化、波形畸变以及声场时空扰动的主要原因. 展开更多
关键词 三维声传播 绝热简正波-抛物方程 大陆架斜坡
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Pekeris波导中简正波声强流及其互谱信号处理 被引量:21
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作者 惠俊英 孙国仓 赵安邦 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期300-304,共5页
探讨了Pekeris波导中声压场和质点振速场的联合描述,尤其关注垂直声强流的分析。研究表明,由于各阶简正波的干涉作用,水平和垂直声强流均既有有功分量,亦有无功分量。低频声场的垂直声强流的无功分量虽不参与声能的输运,当单个声矢量传... 探讨了Pekeris波导中声压场和质点振速场的联合描述,尤其关注垂直声强流的分析。研究表明,由于各阶简正波的干涉作用,水平和垂直声强流均既有有功分量,亦有无功分量。低频声场的垂直声强流的无功分量虽不参与声能的输运,当单个声矢量传感器做适当放置后却可用以判断声源的特定深度。这对于矢量信号处理是有意义的。给出了声压和质点振速联合互谱处理进行目标判别的算法。 展开更多
关键词 信号处理 简正波 强流 互谱 声矢量传感器 质点振速 无功分量
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室内声场简正波法的数值计算方法和混响场中声强测量的误差 被引量:4
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作者 戴根华 李沛滋 +1 位作者 边晓东 朱之墀 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第1期9-18,共10页
简正波法是求解室内声场的一种较准确的数值计算方法,准确度由所取级数的项数而定,本文详细讨论了数值计算方法、级数的收敛性,并以图线来表明在声源点级数的发散及在声源附近计算的困难,本文还讨论声强测量的理论误差,用一般声强... 简正波法是求解室内声场的一种较准确的数值计算方法,准确度由所取级数的项数而定,本文详细讨论了数值计算方法、级数的收敛性,并以图线来表明在声源点级数的发散及在声源附近计算的困难,本文还讨论声强测量的理论误差,用一般声强计在混响场中测量声强,误差是很大的,以致所得结果完全不可信任,如将传声器易位、前后两次测得的声强取平均,测量误差就可大大减小,若能采用精密仪器,使两个通道的相位差小于0.05°,则测量结果的统计误差可控制在合理范围内。 展开更多
关键词 室内 声场 简正波 混响场 数值计算 声强测量
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