【摘要】：水中目標(biāo)聲散射特性是主動(dòng)聲納賴以工作的重要信息源。以往研究更多重視收發(fā)合置的反向聲散射,但隨著低頻主動(dòng)大功率多基地聲納的發(fā)展,水中目標(biāo)的收發(fā)分置聲散射特性也成為研究的熱點(diǎn)。本文提出了一種基于聲傳遞向量的收發(fā)分置散射聲場(chǎng)計(jì)算方法,該方法認(rèn)為,空間中一點(diǎn)的散射聲壓等于目標(biāo)表面各離散單元所貢獻(xiàn)的散射聲壓的疊加,而每個(gè)單元貢獻(xiàn)的散射聲壓又等于其散射聲場(chǎng)的法向振速乘以一個(gè)聲傳遞量,該傳遞量的物理意義為剛性目標(biāo)表面面單元以單位速度振動(dòng)時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射聲壓。通過(guò)仿真計(jì)算,結(jié)果證明該方法是有效的、可行的。文中首先引入收發(fā)分置聲散射計(jì)算的理論模型,推導(dǎo)出基于聲傳遞向量的收發(fā)分置聲散射計(jì)算公式,相對(duì)于傳統(tǒng)的物理聲學(xué)方法,該方法對(duì)目標(biāo)表面全積分,即考慮了影區(qū)貢獻(xiàn),并且考慮目標(biāo)表面曲率的影響,可用來(lái)計(jì)算大分置角條件下收發(fā)分置散射聲場(chǎng)。通過(guò)對(duì)自由空間中剛性球以及球柱組合體的收發(fā)分置聲散射計(jì)算,并與解析解、有限元解做對(duì)比,初步驗(yàn)證本方法的有效性、準(zhǔn)確性;其次對(duì)半自由空間即引入自由液面條件下,利用本方法計(jì)算剛性球以及球柱組合體的收發(fā)分置散射聲場(chǎng),并與解析解、有限元解做對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證本方法的適用性;然后計(jì)算理想信道中剛性球的收發(fā)分置散射聲場(chǎng)計(jì)算,并與利用鏡像法計(jì)算的解析解結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)吻合效果良好;最后利用本方法計(jì)算理想信道中剛性球柱組合體的收發(fā)分置散射聲場(chǎng)。仿真表明,該方法不僅可以計(jì)算收發(fā)合置散射聲場(chǎng),在收發(fā)分置的問(wèn)題求解上也有較高的計(jì)算精度,并且其在計(jì)算速度上明顯優(yōu)于邊界元、有限元方法,沒(méi)有非唯一性、奇異積分以及高維矩陣求逆等問(wèn)題,可節(jié)約很多時(shí)間成本,是一種在預(yù)報(bào)精度與預(yù)報(bào)速度之間折中的計(jì)算方法,具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

圖 2-1 散射聲場(chǎng)圖例Fig.2-1 Schematic of scattered sound field標(biāo)，結(jié)合目標(biāo)表面的阻抗邊界條件，邊界元方法可方程，即 2 22 21 1( )2 4ikr ikrs S s S s SSe ep r p r p r dS n r n r 射聲壓 s Sp r ，然后利用（2-1）式積分計(jì)算觀察點(diǎn)計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，但需要求解滿秩矩陣，計(jì)算效率不適合工程上快速預(yù)報(bào)。度，基于 Kirchhoff 近似的物理聲學(xué)作出近似假設(shè)[44]獻(xiàn)，實(shí)際積分面積為從入射點(diǎn)、觀察點(diǎn)看上去均為亮部平面波邊界條件：1( )( ) /s is ins ip V pp pZp p n ++

遞向量的收發(fā)分置散射聲場(chǎng)計(jì)算方法體、小振幅波假設(shè)前提下，目標(biāo)聲散射問(wèn)題可以由 Helm假設(shè)時(shí)間因子為i te ），即 ,, ,Ss s S s S i SSG r rp r p r j v r r G r r dSn 表面，Sr 、r ( r , , )分別是目標(biāo)表面位置矢徑與觀察代表入射聲波，其入射方位角為i ，仰角為i ，如圖壓， , s S iv r r 為目標(biāo)表面散射聲場(chǎng)對(duì)應(yīng)的法向振速，足 2 20 0 0 G r , r +k G r , r ( r r) 0lim , 0rG r r 下自由場(chǎng)中取 Green 函數(shù) i0, 4kRG r r e R，其中，R
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U666.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2644308