标量声波方程前向散射场的保相位理论及其线性化近似
Phase-preserving theory and its linearization approximation for forward scattering field of scalar acoustic wave equation作者机构：同济大学海洋与地球科学学院波现象与智能反演成像研究组上海200092 中国科学院上海技术物理研究所中科院智能红外感知重点实验室上海200083 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 Modeling and Imaging LaboratoryUniversity of CaliforniaSanta Cruz 95060CAUSA
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2023年第72卷第15期
页 面：311-319页
核心收录：
学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 07[理学] 070104[理学-应用数学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学]
基 金：国家自然科学基金(批准号:42074143) 中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题
摘 要：传统的波动方程线性化近似理论,如一阶Born近似或Rytov近似等,均隐含“弱散射假设,因此仅适用于弱扰动模型.为克服“弱散射假设的制约并将波动方程线性化近似理论推广至强扰动模型中,提出了适用于预测前向散射波相位扰动的保相位理论.通过将标量声波方程Rytov变换得到的非线性Ricatti方程中关于未知解(即散射场复相位)的积分,在Wentzel-Kramers-Brillouin-Jeffreys(WKBJ)近似下转化为对散射角和模型扰动的积分,给出了前向散射场相位扰动的显式积分表达.理论推导表明:对于一维波传播问题,保相位理论可以精确预测任意速度扰动模型中前向散射波的相位扰动.对于小角度前向散射,保相位理论可以进行线性化近似,得到广义Rytov近似.数值实验表明,对于高维问题,相比于一阶Rytov近似,广义Rytov近似可以更好地预测前向小角度散射场的相位扰动,且适用于强速度扰动模型.广义Rytov近似拓展了Rytov近似的成立条件和适用范围,可以直接应用于地震层析成像及医学超声透射成像中,从而降低层析反问题对初始模型的依赖性并加速反演收敛.
维普期刊数据库
同方期刊数据库