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1、水聲物理專題水下聲傳播的發(fā)展及其應用*2014－07－24收到?email：lifanyuxin@sina.com1，?121李凡郭新毅張毅胡濤DOI：10.7693/wl20141003(1中國科學院聲學研究所北京100190)(2北京長城電子裝備有限責任公司北京100082)Developmentandapplicationsofunderwateracousticpropagation1，?121LIFanGUOXin-YiZHANGYiHUTao(1InstituteofAcoustics
2、，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)(2BeijingtheGreatWallElectronicEquipmentsCo.，Ltd.，Beijing100082，China)摘要文章介紹了水聲學中的基礎研究領域水下聲傳播影響因素和研究進展，分析了海洋環(huán)境因素對水下聲傳播的影響機理，給出了不同類型海域以及不同季節(jié)的水下聲傳播特征。文章還列舉了目前水下聲傳播研究的熱點問題：水下三維聲傳播和復雜海洋環(huán)境下的水下聲傳播不確定性研究，并闡述了它在目標
3、探測研究中的應用。最后文章著重討論了水下聲傳播的重要應用之一——自適應匹配場處理技術。關鍵詞水下聲傳播，海洋環(huán)境，三維效應，不確定性，匹配場處理AbstractTheprogressinresearchonunderwateracousticpropagationisreviewed.Thefactorsinfluencingunderwateracousticpropagationareanalyzed,andthecharacteristicsofacous-ticpropagationind
4、ifferentseasonsanddifferentseaareasaredescribed.Wepointoutvarioushotissues,includingthree-dimensionalsoundpropagationandtheuncertaintyfactorsinvolvedinprop-agationincomplexoceanenvironments.Finally,wediscussanimportantapplication,theadaptivematchedfie
5、ldprocessingmethod.Keywordsunderwateracousticpropagation,oceanenvironment,three-dimensionaleffect,uncertainty,matchedfieldprocessing1引言播衰減都非常大，不能滿足人類海洋活動(如水下目標探測、水下通信)等方面的需要。水聲環(huán)境特近年來，隨著人們對海洋的關注以及我國周性是海洋環(huán)境對水下目標聲信息特征的響應及其邊島嶼紛爭等迫切的國際形勢需求，水聲環(huán)境特背景特性，其研究主要包
6、括聲傳播特性、混響特性研究的重要性越發(fā)突顯出來，又一次成為研究性、海洋環(huán)境噪聲特性以及作為聲場環(huán)境條件的的焦點。眾所周知，在人們熟知的各種能量形式海洋學特性4個部分。其中水下聲傳播特性直接中，聲波在水中傳播性能最好，目前所知的其他反映了聲音在水中的傳播過程，是水聲環(huán)境特性能量形式無論是光波還是無線電波等，在水中傳研究的基礎。水下聲傳播研究可以追溯到百余年前，1826年達·芬奇在日內瓦湖上利用喇叭狀裝*國家自然科學基金(批準號：11204344)資助項目置接收到15km處潛水鐘發(fā)出的響聲。經(jīng)過百余·
7、658··43卷(2014年)10期年的發(fā)展，隨著計算機科學和數(shù)值物理學的發(fā)逐漸加深，一般在8月份達到最大。圖1是3種典展，水下聲傳播研究在傳播理論、算法模型以型的淺海聲速剖面。及不同復雜海洋傳播環(huán)境等多個方面都獲得了對于深海海域聲速剖面分布，它大致可以分長足的發(fā)展，成為從淺海到深海、從二維空間成三段：(1)在靠近海表面的混合層，聲速分布到三維空間的更加全面精細化的研究領域，在呈現(xiàn)強烈的時間和季節(jié)性變化——由于受到陽光深海探測、聲納定位、蛙人反恐等多個領域都的照射，表層溫度較高，具有負梯度的聲速變
8、起到?jīng)Q定性的作用。本文將簡要介紹水下聲傳化，如果剛經(jīng)過風浪的攪動混合，形成等溫層，播的機理和影響因素，列舉水下聲傳播近年來還會呈現(xiàn)出微弱的正梯度分布，構成表面聲道，的發(fā)展前沿及其在相關的海洋目標探測研究中混合層厚度約為30—100m，同季節(jié)性的陽光照的應用。射和風浪攪動混合效果有關；(2)在表面的混合層之下是主斜溫層部分，由于較少受到風浪的攪2水下聲傳播簡介動，溫度分布主要受日照的影響，從而呈現(xiàn)出比較穩(wěn)定的負梯度；(3)在主斜溫層以下的深度(大[1-3]于1000m)上，海水溫度是
