Page 39 - 《应用声学》2020年第4期
P. 39

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
   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44