Page 89 - 《应用声学》2021年第5期

第 40 卷 第 5 期 胡平等： 浅海内波环境下声场时间相关特性 733

S 1 与 O 1 间隔 14.8 km；H 1 点海深为 105 m，布放了 数据。图中可以看出在 13 日 23:00 之后主要为小
温度链，分别与 S 1 、O 1 点间隔 14.4 km、6.5 km。声 幅度线性内波，13 日 23:00 之前则存在大振幅的
源为线性调频信号，中心频率 200 Hz，带宽 50 Hz， 孤立子内波。对比 3 条温度链数据，可看出此大
声源级 178 dB，放置深度 108 m，每 3 min 发射 1 组 振幅孤立子内波特征相似，认为此为同一孤立子
信号，每组包含两个线性调频信号，脉冲宽度 10 s， 内波串依次经过 S 1 、H 1 以及 O 1 站点。由图 2 中
间隔 30 s。接收端为 16 阵元垂直阵，16 个水听器分 孤立子内波串的首个波包在各个站点的到达时
布在水深21 ∼ 78 m的范围内。 间差及站点间相对距离，可估算得到孤立子内波
图 2 给出了试验期间 3 个站点的温度数据，对 在此传播路径上的方向与速度，结果为内波方
应时间为 13 日 11:00–14 日 11:00，图中从上至下依 向与 S 1 O 1 方向夹角偏西 11.17 ，平均传播速度为
◦
次为 S 1 、H 1 以及 O 1 点处温度链测量的温度剖面 0.77 m/s。

20 28
ງए/m 40 26
24
60
80 22
11:00 17:00 23:00 05:00 11:00
(a) S  ག

20 28
ງए/m 40 26
24
60
22
80
11:00 17:00 23:00 05:00 11:00
(b) H  ག

20 28
ງए/m 40 26
24
60
22
80
11:00 17:00 23:00 05:00 11:00
(c) O  ག

图 2 3 个站位实测温度数据 (13 日 11:00–14 日 11:00)
Fig. 2 Temperature profiles variation of three experiment site (11:00 on the 13th–11:00 on the 14th)

1.2 声场时间相关系数 式 (1) 中，p 1 (t) 和 p 2 (t) 为水听器接收到的同一声源
在不同时刻发出的同一信号，τ 为延迟时间，它等于
在海洋环境中，声场随时间实时变化，用声场
右侧式子取最大值时τ 的值。
′
时间相关性来描述这一变化。即声场时间相关指的
图3分别给出了孤立子内波期间以及线性内波
是稳定声源连续发射同一信号时，水听器接收信号
期间某段时间的声场时间相关系数随时间的变化，
在时间上的变化。用声场时间相关系数来定量表示
图中横坐标为每个信号相对于第一个接收信号的
声场时间相关性的强弱程度：
延迟时间，纵坐标为每个信号与第一个接收信号的
∫
+∞ 相关系数值，采样间隔 3 min。图3 中可见声场时间
′
p 1 (t)p 2 (t + τ )dt
−∞ (1) 相关系数随延迟时间有上下起伏波动，整体呈下降
ρ(τ) = max √ ,
τ ′ ∫ +∞ ∫ +∞ 趋势。图 3(a) 为孤立子内波期间的一次声场时间
2
2
p (t)dt p (t)dt
1
2
相关系数变化图，可以看出曲线下降很快，第5个信
−∞ −∞