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声简正波耦合暨R-ω平面干涉条纹机理研究

声简正波耦合暨R-ω平面干涉条纹机理研究

作者：李鹏中国海洋大学

学位级别：硕士

海洋环境复杂多变,利用声场的变化来反演海洋环境的信息是海洋声学的一大课题。而根据环境的变化来研究声传播的规律,为反演海洋环境提供有价值的结论是前提条件。本文首先研究了水体不均匀时的声简正波耦合机理,然后对声场强度的R-ω... 详细信息

海洋环境复杂多变,利用声场的变化来反演海洋环境的信息是海洋声学的一大课题。而根据环境的变化来研究声传播的规律,为反演海洋环境提供有价值的结论是前提条件。本文首先研究了水体不均匀时的声简正波耦合机理,然后对声场强度的R-ω平面的干涉条纹机理进行了初步分析。海洋内部存在水体不均匀时,声场的变化可以通过简正波的耦合表现出来。简正波耦合模式有双向全耦合模式、单向耦合模式、绝热近似模式。本文根据Evans解决简正波耦合模式的思路,采用微扰理论方法,结合相移的变化,推导出一种表现水体不均匀情况下的总耦合散射微扰积分表达式。这个表达式是反映简正波耦合的解析表达式,清楚的表明了水体的不均匀变化,尤其是不均匀水体对声速剖面的扰动,进而对声传播的影响。采用这种积分形式并结合相应的物理解释,可以更为直观的刻画简正波耦合的物理图像。声场强度的R-ω平面经常会出现干涉条纹结构。对于与距离无关的海洋波导,采用波导不变量法,即用干涉图中的频率、距离和干涉条纹的斜率定义的一个标量参数β,可以分析给定环境下的R-ω平面干涉条纹机理。本文应用水平波数的微扰公式,在绝热近似下,推导了一种海洋声道水平缓变下的波导不变量近似表达式。该表达式可用于水平缓变海洋波导R-ω平面干涉条纹分析。 R-ω平面中还存在细节的干涉结构,本文根据简正波干涉项逐次叠加的方法,结合相位和形成干涉项的两号简正波之间的水平相干距离随频率的变化,物理解释了R-ω平面中细节干涉结构的形成机理。详细分析了干涉条纹的“分叉”、分裂以及固定距离与频率的取值范围情况下,平面增加新的干涉线段的原因:分析了在固定距离范围时,出现了“孤立的干涉亮线”的物理机理;分析了频率范围包含简正波截止频率时R-ω平面的干涉图案的变化。本论文研究在一定意义上,将有益于深入理解海洋声简正波耦合机理和R-ω平面干涉条纹形成机理。

关键词：简正波耦合 R-ω平面波导不变量

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线性内波的简正波耦合效应

线性内波的简正波耦合效应

基于耦合简正波到达时间结构的海洋锋面声学监测

2016’中国西部声学学术交流会

作者：宋文华王宁胡涛马力中国海洋大学海洋技术系中国科学院水声环境特性重点实验室声学所

内波的影响会导致定点接收声场发生频率漂移的现象,而孤子内波导致的简正波耦合效应可以导致频率漂移曲线的断裂。在线性随机内波环境中该现象仍然存在,这说明线性内波也会导致简正波耦合。本文利用Dyson级数给出了线性随机内波耦合矩... 详细信息

内波的影响会导致定点接收声场发生频率漂移的现象,而孤子内波导致的简正波耦合效应可以导致频率漂移曲线的断裂。在线性随机内波环境中该现象仍然存在,这说明线性内波也会导致简正波耦合。本文利用Dyson级数给出了线性随机内波耦合矩阵随距离和频率的变化情况。在频率较高或距离较远的情况下,绝热近似条件并不成立,线性内波也会导致明显的简正波耦合。这说明,即便仅有线性随机内波的情况下,接收距离较远也会导致频率漂移曲线的断裂。这种断裂的周期性与内波传播速度有关。

关键词：线性内波绝热近似简正波耦合

来源： cnki会议评论

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中国科学（G辑） 2009年第5期39卷 719-727页

作者：刘进忠高大治王宁潍坊学院物理系潍坊261061 中国海洋大学物理系青岛266071

AEYFI05(acoustics experiment of yellow sea oceanic front and internal waves)声起伏实验数据分析表明:实验区域明显存在海洋锋面、潮汐、海流变化,这些海洋学过程特别是浅海海流导致了声传播路径上温跃层深度位置、厚度显著变化;... 详细信息

AEYFI05(acoustics experiment of yellow sea oceanic front and internal waves)声起伏实验数据分析表明:实验区域明显存在海洋锋面、潮汐、海流变化,这些海洋学过程特别是浅海海流导致了声传播路径上温跃层深度位置、厚度显著变化;观测到跃层变化显著位置导致的简正波声场耦合现象.在脉冲声传播实验中,由于不同号简正波群速度存在差异,耦合信号与非耦合信号在时域上明显被分开,简正波声信号的到达时间结构包含了温跃层水平显著变化位置的信息.对AEYFI05声起伏实验数据进行了深入分析,提出了根据接收耦合简正波声信号的到达时间结构反演温跃层显著变化位置的方法,利用耦合简正波传播时间起伏数据定量反演了海流所致温跃层水平显著变化位置的起伏.

关键词：简正波耦合脉冲声传播简正波群速度黄海冷水团声层析

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简正波的干涉特性及耦合机理

激光杂志 2013年第4期34卷 6-7页

作者：祝传刚刘翠华高国兴海军潜艇学院遥感所山东青岛266071

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... 详细信息

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。

关键词：简正波镜像法干涉简正波耦合

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利用声场简正波幅度起伏反演内波传播速度

哈尔滨工程大学学报 2020年第10期41卷 1518-1523页

作者：胡涛王臻郭圣明马力中国科学院水声环境特性重点实验室北京100190 中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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。

关键词：黄海内潮非线性内波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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内波引起不同方向的声起伏分析

内波引起不同方向的声起伏分析

中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议

作者：李凡郭新毅胡涛马力陈耀明中国科学院声学研究所水声环境特性重点实验室

内波存在引起水文变化,使得声信号传播异常,出现到达时刻变化和模式耦合等现象。本文利用2009年8月在黄海采集的实验数据研究内波存在对声起伏的影响,比较两个不同传输方向单频信号的声起伏特征。利用简正波过滤方法分析内波对不同方向... 详细信息

内波存在引起水文变化,使得声信号传播异常,出现到达时刻变化和模式耦合等现象。本文利用2009年8月在黄海采集的实验数据研究内波存在对声起伏的影响,比较两个不同传输方向单频信号的声起伏特征。利用简正波过滤方法分析内波对不同方向声起伏影响,分析内波存在条件下简正波耦合现象。通过仿真和实验数据比较,垂直于内波的传播方向的声传播表现出一号和二号简正波模式耦合现象,并且该方向声起伏较大,近似平行于内波的传播方向表现出前三号简正波模式耦合现象。

关键词：内波声传播简正波耦合

来源： cnki会议评论

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浅海内波对环境噪声垂直指向性的影响

浅海内波对环境噪声垂直指向性的影响