Page 15 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 尚尔昌： 水声学中地声反演的新进展 475

3.0 海底模型对应的 P(f) 曲线进行对照。可见，2002
WKB+P↼f↽
2.5 年实验海区海底接近半无限空间 (P(f) 几乎不随
HHS
频率变化)，而 2018 年实验海区海底具有类似于
2.0
ႚԫڂߕ 1.5 SACLANT海底的分层结构。
18
1.0
0.5 16

0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 14
ᮠဋ/Hz
(a)þWKB+P↼f↽ÿவข SACLANT
P↼f↽ 12 Yellow sea 2002
3.0 Yellow sea 2018
NTHHS 10
F=200 Hz-HHS
2.5 F=320 Hz-HHS
F=500 Hz-HHS 8
F=800 Hz-HHS
2.0
ႚԫڂߕ 1.5 6 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ᮠဋ/Hz
1.0
图 8 以 P(f) 曲线作为沉积层分类识别的 “指纹”
0.5 Fig. 8 P(f) can be used as the fingerprint of bot-
tom sediment type
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
ᮠဋ/Hz
(b) þNfHHSÿவข 参 考 文 献

图 7 两种方法效果验证
Fig. 7 Verification of the two procedures [1] Wang D C. The important issues in modern underwater
acoustics[M]//侯志强. 汪德昭文集. 北京: 科学出版社,
公式 (25) 表明，当测得简正波衰减数据 β m (f)
1995: 129–141.
时，只要有参数P s (f)和P c (f)的数据就可得到无畸 [2] 李启虎. 声纳信号处理引论 [M]. 北京: 科学出版社, 2012.
变的沉积层的声衰减系数α(f)。 [3] Hamilton E L. Geoacoustic modeling of the sea floor[J].
用上述新的反演方法，我们对 2018年黄海海域 Journal of the Acoustical Society of America, 1980, 68(6):
1313–1340.
声传播数据进行海底反演分析，首次得到无畸变的
[4] Kuperman W A, Jensen F B. Bottom-interacting ocean
海底衰减系数，随频率呈线性关系，在200∼1000 Hz acoustics[C]. NATO Conference Series, Plenum, 1980.
范围内为α(f) = 0.32 dB/λ。 [5] Chapman N R, Tolstoy A. Benchmarking geoacoustic in-
(7) 对于沉积层的声层析以及实用的沉积层分 version methods[J]. Journal of Computational Acoustics,
1998, 6(1/2): 1–28.
类(Pattern recognition)建议： [6] Pierce A D, Carey W M. Difficulties in the indirect exper-
(a) 声层析可由下列三步完成： imental inference of the low-frequency intrinsic acoustic
1 ⃝ 在中近场用 HHS 模型做多频点的场匹配 attenuation in marine sediments[J]. Journal of the Acous-
tical Society of America, 2010, 128(5): 2357.
(MFP)以便得到数据ρ b (f)、c b (f)、P(f)；
[7] Zeng J, Zhao Z D, Ma L, et al. Distortion of the
2 ⃝ 用上述两种方法，估计α(f)； frequency dependency of bottom attenuation α(f) in-
β m (f)
3 ⃝ 将 α(f) 带入式 (17)，以 为数据结合 verted from modal attenuation β m due to bottom model-
α(f) mismatching[J]. IEEE Journal of Oceanic Engineering,
海底浅层剖面仪提供的断层界面信息，以非线性方 2016, 42(4): 672–680.
法估计ρ(z)、c(z)剖面。 [8] Pekeris C L. Theory of propagation of explosive sound in
(b) 以 P(f) 曲线特征作为 “指纹” 用于沉积层 shallow water[J]. Geological Society of America Memior,
1948, 27: 1–117.
分类识别，图8 给出2002年和2018年分别位于黄海
[9] 布烈霍夫斯基赫. 分层介质中的坡 [M]. 杨训仁, 译. 第二版.
两个不同实验海区的 P(f) 曲线，并与 SACLANT 北京: 科学出版社, 1985.