基于波阻抗的淺海地聲參數(shù)反演研究

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1、萬方數(shù)據(jù)第34卷第2期聲學(xué)技術(shù)Vol.34,No.2Pt.2 2015年4月TechnicalAcousticsApr.,2015基于波阻抗的淺海地聲參數(shù)反演研究祝捍皓1，樸勝春2,3，鄭紅1，張海剛2,3，湯云峰1（1.浙江海洋學(xué)院，舟山，316100；2.哈爾濱工程大學(xué)水聲工程學(xué)院，哈爾濱，150001；哈爾濱工程大學(xué)水聲技術(shù)重點實驗室，哈爾濱，150001）摘要：針對具有彈性海底的淺海波導(dǎo)環(huán)境，基于快速場方法（FFM），對波阻抗在地聲參數(shù)反演中的應(yīng)用進行了研究。理論研究與仿真結(jié)果均表明，相比單一的p或vz，Zz對彈性海底中各參數(shù)均有更好的敏感度，同時對兩類海

2、底參數(shù) 的耦合作用具有更好的分辨力,更適用于對海底參數(shù)的反演研究。關(guān)鍵詞：地聲參數(shù)反演，彈性海底；快速場方法（FFM）；波阻抗；中圖分類號：O427.1文獻標識碼：AResearchongeoacousticparametersinversioninshallowwaterfromacousticimpedanceZHUHan-hao1,PIAOSheng-chun2,3,ZHENGHong1,ZHANGHai-gang2,3,TANGYun-feng1(1.ZhengjiangOceanUniversity,Zhoushan,316100,China2.Coll

3、egeofUnderwaterAcousticEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,150001,China;3.ScienceandTechnologyonUnderwaterAcousticLaboratory,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,150001,China;)Abstract:Accordingtotheproblemofgeoacousticparametersinversioninashallowwaterenvironmentwithelasticb

4、ottom,theapplicationresearchforwaveimpedanceintheproblemhasbeendiscussedbasedonFastFieldMethod(FFM).Theoryanalysisandnumericalsimulationshowthat,comparewithsingleporvz,theZzhasbettersensitivityforeach geoacousticparameterinelasticbottom,anditalsohashighresolutionfortwoparameters’coupl

5、ingeffect.Keywords:geoacousticinversion,elasticbottom,FastFieldMethod(FFM),Waveguideimpedance0引言11淺海聲矢量場概述水聲研究中，通常定義受海底影響明顯的聲場1.1基于快速場的淺海聲矢量場模型環(huán)境為淺海波導(dǎo)環(huán)境。由于海底的作用，淺海聲場相比深海聲場更加復(fù)雜[1-3]，海底中的各類聲學(xué)參數(shù)，如密度、聲速與衰減等變化都將改變上層流體zsOf0r0=1.0′103kg/m3r中聲場的分布，對低頻、甚低頻聲場的作用尤其明c0=m/s1500顯。聲壓與振速的聯(lián)合處理方法在水聲工程應(yīng)

6、用領(lǐng)H=100m域的研究已經(jīng)取得了大量成果[4-6]。由于在矢量聲場Elasticbottom中，除聲壓場外，還引入振速場進行研究，兩者結(jié)r30=1.8′10kg/m3合將能獲得更多的聲場信息。c=2000m/s=0.2dB/λapp基于上述原因，本文利用快速場算法對淺海具z有彈性海底的聲矢量場進行建模，針對聲矢量場中cs=800m/sa=0.2dB/λs特有的物理量——波阻抗展開深入討論，依據(jù)波阻抗對海底各參數(shù)的敏感度，重點對其在地聲參數(shù)反圖1具有彈性海底的淺海聲場環(huán)境Fig1Theshallowwaterenvironmentwithelasticbottom

7、演中的應(yīng)用前景進行可行性分析。本文仿真環(huán)境模型選用具有彈性海底的收稿日期：2015-01-10；修稿日期：2015-03-10基金項目：國家自然科學(xué)基金重點項目資助項目（11234002）;浙江海洋學(xué)院科研啟動金資助項目;作者簡介：祝捍皓（1987-），男，浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院講師，研究方向為海洋聲場分析。通訊作者：祝捍皓，zhuhanhao@zjou.edu.cnPekeris波導(dǎo)，仿真環(huán)境與波導(dǎo)參數(shù)如圖1所示。諧和點聲源頻率f0；流體層中聲速c0、密度ρ0，水深H；半無限彈性海底密度ρb，縱波聲速cp衰減αp，橫波聲速cs衰減αs。利用快速場方法，圖

8、1環(huán)境下萬