【摘要】：研究噪聲場垂直方向空間特性對水聲設(shè)備的合理布放以及海洋環(huán)境信息的獲取都具有重要意義。本文圍繞噪聲場垂直方向空間特性建模與應(yīng)用兩方面開展相關(guān)研究,完善了P/K噪聲預(yù)報模型,給出了垂直方向空間兩點噪聲聲壓場空間特性預(yù)報模型,并將其擴(kuò)展至矢量場。在矢量噪聲預(yù)報模型基礎(chǔ)上提出了基于海洋環(huán)境噪聲場垂直振速信息的聲場多途結(jié)構(gòu)提取方法,并將其應(yīng)用于地聲參數(shù)反演。具體研究內(nèi)容如下:1.矢量噪聲場垂直方向空間特性建模及檢驗相對于快速場噪聲預(yù)報模型,P/K模型具有計算速度快、適用范圍廣的優(yōu)點。但是P/K模型無法計算噪聲場垂直方向空間特性。針對空間兩點垂直分布的特殊情況,給出了垂直方向兩點聲壓互譜密度函數(shù)解析表達(dá)式,解決了P/K模型無法預(yù)報垂直方向空間特性這一問題,并將其推廣至矢量場中,為矢量噪聲場的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。仿真了不同底質(zhì)海底環(huán)境下噪聲場垂直方向相干性、相關(guān)性與指向性,并與快速場噪聲模型預(yù)報結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了本文給出的模型的準(zhǔn)確性。然后利用本文提出的模型對南海大陸架海區(qū)噪聲場垂直方向空間特性進(jìn)行了預(yù)報,并與實測結(jié)果進(jìn)行了對比,吻合較好。2.海面起伏影響下噪聲場垂直方向空間特性建模研究惡劣海況下,需要考慮海面起伏對中高頻聲傳播的影響。本文基于傳輸理論模型建立了海面起伏影響下中高頻噪聲場垂直方向空間特性預(yù)報模型。通過分析海面起伏影響下各階簡正波強(qiáng)度與相位的變化規(guī)律,研究了惡劣海況引起的海面起伏對中高頻噪聲場強(qiáng)度分布、垂直相關(guān)特性與指向性特性的影響。仿真結(jié)果表明,海面起伏不僅會導(dǎo)致噪聲場強(qiáng)度以及垂直指向性中臨界角附近角度到達(dá)的聲波強(qiáng)度變?nèi)?還會降低噪聲場垂直方向相關(guān)性。3.基于垂直振速信號的多途結(jié)構(gòu)提取方法研究在建立海洋環(huán)境噪聲場矢量信號垂直方向的空間相關(guān)特性模型的基礎(chǔ)上,提出了基于噪聲場垂直振速信號的多途結(jié)構(gòu)提取方法,該方法可快速提取垂直分置兩點間的物理多途到達(dá)結(jié)構(gòu),有效抑制虛擬頭波等非物理到達(dá)路徑。海上實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,相對于聲壓信號,用垂直振速信號可以極大地縮短多途結(jié)構(gòu)提取所需的信號長度。4.基于海洋環(huán)境噪聲矢量場相干特性的海底地聲參數(shù)分步反演方法研究結(jié)合矢量水聽器在海底分層結(jié)構(gòu)獲取與海底地聲參數(shù)反演方面的優(yōu)勢,開展了基于矢量噪聲場的地聲參數(shù)分步反演方法研究。先利用海洋環(huán)境噪聲垂直振速信息提取的多途結(jié)構(gòu)來獲取海底分層結(jié)構(gòu),再用噪聲場垂直振速相干特性反演得到地聲參數(shù)。仿真對比了用海洋環(huán)境噪聲場聲壓相干函數(shù)和垂直振速相干函數(shù)反演地聲參數(shù)的性能,結(jié)果表明:噪聲場垂直振速相干函數(shù)對海底聲速更為敏感,用噪聲場垂直振速信息反演得到的海底聲速更精確本文的研究為矢量噪聲的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ),同時也為低信噪比條件下多途結(jié)構(gòu)的提取與海底參數(shù)的獲取提供了新途徑,論文的工作具有一定的理論價值與應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P733.2
【圖文】：

圖 1.1 簡化的海洋環(huán)境噪聲 Wenz 譜Fig 1.1 Simplified Wenz spectrum ofocean ambient noise圖 1.2 遠(yuǎn)離航道區(qū)域風(fēng)成噪聲譜級Fig 1.2 Wind-generated noise spectrummeasured far away from shipping lane早年關(guān)于海洋環(huán)境噪聲的調(diào)查，大多都是在航船比較密集的北美和歐洲開展的，在這些區(qū)域，航船噪聲是低頻噪聲的主要成分。由于低頻段航船噪聲和風(fēng)成噪聲很難分開，

圖 1.1 簡化的海洋環(huán)境噪聲 Wenz 譜Fig 1.1 Simplified Wenz spectrum ofocean ambient noise圖 1.2 遠(yuǎn)離航道區(qū)域風(fēng)成噪聲譜級Fig 1.2 Wind-generated noise spectrummeasured far away from shipping lane早年關(guān)于海洋環(huán)境噪聲的調(diào)查，大多都是在航船比較密集的北美和歐洲開展的，在這些區(qū)域，航船噪聲是低頻噪聲的主要成分。由于低頻段航船噪聲和風(fēng)成噪聲很難分開，

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本文編號：2725442