浅海声场波导不变量及应用研究

高大治

中国海洋大学

摘要：

浅海声场波导不变量研究是近十几年来水声领域的研究热点之一。本文以浅海声场波导不变量β为中心进行了探索性研究。论文进行了波导不变量β和环境参数的关系以及消频散变换的环境适应性等基础研究，同时进行了基于消频散变换的人工时反镜和应用声强谱干涉结构监测浅海跃层深度起伏的应用基础研究。主要研究内容如下：
⑴从S.D.Chuprov给出的波导不变量β定义式出发，尝试探讨海洋环境参数与波导不变量β的关系。论文重点研究了浅海典型单跃层水体下，跃层参数与波导不变量β的关系，给出了根据跃层参数预测波导不变量β的理论表达式，经数值仿真验证，该表达式在高频段可较好预测波导不变量β的变化趋势。
⑵深入研究了消频散变换的环境适应性，将其推广应用到典型夏季单跃层波导环境，通过数值仿真额海试数据处理验证了消频散变换推广的有效性。
⑶提出了一种基于消频散变换的人工时反镜方法，应用消频散变换及论文提出的简正波极性判断算法对浅海声传播垂直阵数据进行处理，可实现单点源声场的时反聚焦。通过理论分析和数值仿真探讨了模态频散及模态数对聚焦效果的影响，最后通过海试数据验证了论文提出的人工时反方法的有效性。
⑷根据浅海声场波导不变量β在高频窄带内缓变且接近于1的特性，论文提出一种应用声强谱干涉结构监测浅海跃层深度的方法，并将这一方法推广到水平缓变波导环境；数值仿真和海试数据处理结果与理论表达式吻合，验证了论文提出方法的有效性。

关键词：水声测量;声场波导;波导不变量;频谱分析

授予单位：中国海洋大学

授予学位：博士

学科专业：海洋信息探测与处理

导师姓名：王宁

学位年度：2012

语种：中文

分类号：TB566;TB526

页数：106

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）