Page 39 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 刘婷等： 基于模式能量比的海底声衰减系数反演 525

利用表 3 的 MFP 反演的声源深度、接收距离、 将表6转换为表7。
海底声速、密度和表 5 的 warping 变换提取的模式 利用式(15)对表7数据做拟合：
能量比的结果，通过简单的一维网格搜索即可反演
k
α (m) = Af , (15)
得到海底的声衰衰减系数。图8 是不同频率对应的
一维代价函数图，表 6 是根据一维代价函数得到的 结果如图9所示。
海底声衰减系数的反演结果。 通过拟合得到，A = 6.572 × 10 −5 ，k = 1.129。

根据衰减系数α (m) (dB/m)与α (λ) (dB/λ)的关系： 因此，在实验海域，在 160 ∼ 1000 Hz 的频率范围
α (m) = α (λ) /λ = α (λ) · f/c b , (14) 内，海底声衰减系数与频率基本呈线性关系。

20 20 20
10 10
வࣀ வࣀ வࣀ 10
0 0 0
-10 -10 -10
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ)
(a) 160 Hz (b) 200 Hz (c) 250 Hz

20 10 10
10 5 5
வࣀ வࣀ வࣀ
0 0 0
-10 -5 -5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ)
(d) 320 Hz (e) 400 Hz (f) 500 Hz
10 10 5
5
வࣀ 0 வࣀ வࣀ 0
0
-10 -5 -5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ) α (λ) (dB/λ)
(g) 630 Hz (h) 800 Hz (i) 1000 Hz

图 8 不同频率的一维代价函数分布
Fig. 8 The one-dimension cost function at different frequencies

表 6 海底声衰减系数 α (λ) 反演结果
Table 6 The inverted seabed attenuation α (λ)

频率/Hz 160 200 250 320 400 500 630 800 1000

衰减系数/(dB·λ −1 ) 0.18 0.23 0.25 0.24 0.24 0.24 0.18 0.26 0.26

表 7 海底声衰减系数 α (m) 反演结果
Table 7 The inverted seabed attenuation α (m)

频率/Hz 160 200 250 320 400 500 630 800 1000
衰减系数/(dB·m −1 ) 0.018 0.029 0.040 0.049 0.061 0.076 0.072 0.132 0.165