南海北部海域环境噪声空间相关特性研究

作     者：李羽弘 

作者单位：国家海洋局第三海洋研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：杨燕明

授予年度：2017年

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：环境噪声 空间相关 浅海 

摘      要：本文通过对2001年亚洲海国际声学实验(Asian Seas International Acoustic Experiment,ASIAEX)在南海北部的浅海海域布放的垂直阵(Vertical Line Array,VLA)所测得海洋环境噪声数据进行处理,研究了浅海海洋环境噪声场的空间相关特性。首先,通过计算噪声场垂直指向性、噪声功率谱密度和空间相关系数,分别研究了受到远距离航船噪声影响和受到近距离航船噪声强影响的海洋环境噪声场空间相关特性,发现远距离航船噪声和近距离航船的高强度辐射噪声对海洋环境噪声场的空间相关特性影响不同:当噪声主要来自远距离航船时,200Hz以下的海洋环境噪声在阵元间距达到30m时依然有很高的空间相关性,200Hz以上的海洋环境噪声在阵元间距达到15m时空间相关性已接近零;当噪声主要来自近距离航船时,航船的高强度辐射噪声对800Hz以下的海洋环境噪声空间相关性影响明显,使噪声空间相关系数振荡变化,相关性曲线的第一个零值出现在声程差约等于相应频率噪声信号的四分之一波长处;800Hz以上的海洋环境噪声也受到航船辐射噪声影响,噪声功率谱密度在各个深度上都明显升高,导致噪声的空间相关性有所提高。通过分别讨论远距离航船和近距离航船产生的噪声场声学特性,对两种噪声场的海洋环境噪声空间相关特性进行了合理的解释。另外,分别处理了低风速与高风速条件下不受近距离航船辐射噪声影响的海洋环境噪声数据,研究了已有的风成海洋环境噪声简正波模型,利用数值仿真计算了该模型下海洋环境噪声场的空间相关特性,并将数据处理结果与数值模拟结果进行了对比,分析发现,该模型下海洋环境噪声场的空间相关特性与实测的低频海洋环境噪声场的空间相关特性基本一致,但与低风速条件下的高频海洋环境噪声场空间相关特性有所差别,说明该模型可以用来解释低频海洋环境噪声场的空间相关特性。