Page 110 - 《应用声学》2023年第4期

772 2023 年 7 月

其中，N obs 是保存下来的模式向量的个数，T 是温度 很重要且有效的手段。图 10 为反演参数的边缘概
控制参数。研究 [19] 表明温度控制参数 T 取反演过 率密度分布图，其中向上的箭头所示位置表示通过
程中 50个最佳的代价函数的均值比较合适，则参数 代价函数反演得到的海底参数所对应的值。由图
向量M 第n个参数的值为m时的边缘概率密度为 可知，沉积层厚度、沉积层声速和基底声速这 3 个

n
n
σ (M = m) = 待反演参数的边缘概率分布比较集中，说明这 3 个
∑ N obs n 参数的反演结果可信度比较高；但沉积层密度的
exp(−E(M k )/T)δ(M = m)
k=1 k 边缘概率分布比较分散，说明其反演结果可信度
. (13)
∑ N obs
exp(−E(M k )/T) 不是很高。得到的结论和敏感性曲线得到的结论
k=1
利用边缘概率分布判断反演结果好坏是一种 基本一致。
1.0
⊹〟ቲ৊ᓖ 0.5

0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
1.0
⊹〟ቲ༠䙏 0.5

0
1430 1435 1440 1445 1450 1455 1460 1465 1470 1475 1480
1.0
⊹〟ቲᇶᓖ 0.5

0
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
1.0
สᓅ༠䙏 0.5

0
1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800
图 10 反演参数的边缘概率分布
Fig. 10 The marginal probability distribution of inversion parameters

4 结论 0.972 相比，二者比较吻合。相较于以往低声参数反
演方法，本文所提方法充分利用了沉积层简正波的
针对深海低声速沉积层海底的参数反演问题， 激发特性和频散特性，适用于深海低声速沉积层海
推导了 3 层均匀介质模型下波导的频散方程，对比 底，具有敏感高效、计算量小、受水层环境影响小、仅
分析了等声速水层环境和实测水文环境下沉积层 需要单个水听器和单个声源的特点，具备较高的应
简正波的频散曲线，发现如果不考虑截止频率附近 用价值。但本文方法反演的沉积层海底参数只是基
频段，两种水层环境下的群速度频散曲线几乎一致。 于一次实验的结果，如何对其进行进一步验证以及

随着频率增加，沉积层简正波的群速度先减小，后增 如何提高沉积层密度的反演精度是接下来需要研
加，并逐渐趋向沉积层声速。在此基础上，提出了一 究的工作。
种基于沉积层简正波到达时间差的深海低声速海
底参数反演方法，并利用 2018 年 5 月在南中国海北 参 考 文 献
部大陆坡实验中获得的 60∼220 Hz 频段内的沉底
弹信号对实验海域的海底声学参数进行了反演，得 [1] 潘国富. 南海北部海底浅部沉积物声学特性研究 [D]. 上海:
同济大学, 2003.
到沉积层的厚度为16.4 m，声速为1450.5 m/s，声速
[2] Press F, Ewing M. Low-speed layer in water-covered ar-
比为 0.974，与底质采样的声速 1447.9 m/s、声速比 eas[J]. Geophysics, 1948, 13(3): 404–420.