Page 60 - 《应用声学》2020年第5期

702 2020 年 9 月


 ˜ 当最高工作频率高于 102.46 Hz 时，会使得方法出
H > Q, 为水面声源,
(16)
 ˜ 为水下声源. 现误判的情况。在此情况下，若因客观因素必须使
H < Q,
用该频段时，则可以通过选择水下声源 H 的最大值
Q 值的确定应在一定频带范围要求下进行，以确保
作为阈值解决该问题，阈值深度根据选定阈值映射
能够利用波导中低阶、高阶简正波的时间扩展及其
至15 m附近，此时判别深度类型时出现一定的误判
能量分布特征。
深度区间，图 4(b) 中若选择 0.088 s 作为阈值，其阈
0 0 值深度映射至 14.4 m 附近，出现 0.6 m 的误判深度
ኄ1᫽ ኄ2᫽
区间，工作最高频率越高，误判区间越大。故应尽量
๒ງ/m ๒ງ/m 满足工作最大频率小于理论计算值以保证方法的
有效性。
50 50
0
-1 0 1 -1 0 1
ࣨए ࣨए 20
ܦູງए/m
0 0 Qϙ: 0.09984
ኄ3᫽ ኄ4᫽ 40

๒ງ/m ๒ງ/m 60

50 50
0.05 0.10 0.15
H/s
(a) ܦູᮠဋ50~100 Hz
-1 0 1 -1 0 1
ࣨए ࣨए 0
0 0 Qϙ: 0.0822
ኄ5᫽ ኄ6᫽ 20
Hϙ: 0.088
๒ງ/m ๒ງ/m ܦູງए/m 40

50 50
60
-1 0 1 -1 0 1
0.05 0.10 0.15 0.20
ࣨए ࣨए H/s
(b) ܦູᮠဋ70~120 Hz
图 3 前 6 阶简正模本征函数归一化幅度示意图
Fig. 3 Normalized amplitude schematic diagram 图 4 不同声源频率时，H 值随声源深度变化情况
of first six order normal mode eigenfunctions Fig. 4 Variation of H versus source depths at
different frequency
图 4 为 声 源 距 离 5 km、 工 作 频 段 分 别 为
50∼ 100 Hz 及 70 ∼ 120 Hz 时，函数 H 在全海深 1.3 脉冲宽度及脉冲到达接收阵初始时刻的确定
范围内随声源深度变化情况。在忽略近海底附 若脉冲宽度及脉冲到达接收阵的初始时刻误
近范围后，由图 4(a) 可知，深度 15 m 声源 H 值为 差较大，计算得到的 H 值将受到较大影响，所以确

0.09984 s，即选取阈值 Q = 0.09984 s 后，可通过 H 定以上两物理量十分重要。在脉冲宽度内，根据
值与阈值的比较判别声源深度；而图 4(b) 中，最高 式 (7)，声强最大值对应波束的倒数随时间的偏移线
频率超出理论计算值。此时深度 15 m 声源的 H 为 斜率固定，可以根据该性质确定脉冲宽度和脉冲到

0.0822 s，即阈值Q = 0.0822 s，但深度27 m 声源的 达接收阵的初始时刻。图 5 为声源深度 5 m 时声强
H 为 0.088 s，大于阈值 Q，会被判定为水面声源，即 最大值对应的波束倒数随时间变化示意图。