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近岸海水中悬浮颗粒物对声纳探测性能的影响
| 论文题名： | 近岸海水中悬浮颗粒物对声纳探测性能的影响 |
| 关键词： | 声纳;悬浮颗粒物;声纳探测 |
| 摘要： | 声纳是利用水下声波对目标进行探测和定位的设备，在军事应用和海洋探测工程方面有重要的作用，其检测阈和探测距离被认为是最重要的性能指标。对于人陆边缘及近岸水域来说，由于海底和海面的反射、潮汐、湍流、环境噪声、气泡、悬浮小颗粒的影响，浅海声传播变得非常复杂的，进而影响声纳的探测性能。所以研究悬浮体小颗粒对浅海声纳探测性能的作用是非常必要的。 海洋中声传播损失包括由于几何扩展损失、介质声吸收，海底海面反射衰减，非均匀体散射。我国地势西高东低，东部近岸水域有大量泥沙流入，沉积物含量较高。除此之外风浪、潮汐等动力因素的作用也是该区域悬浮颗粒物浓度增大的主要原因。当主动声纳系统在高浓度混浊海水中对目标进行探测、定位、识别时，大量颗粒物的粘滞吸收作用和体积散射改变了海水中的声衰减，引起声纳检测阈和探测距离的相应变化。 本文以Urick的粘滞吸收理论为基础，应用Pekris浅海波导模型，通过与无悬浮颗粒物海水中的声传播进行比较分析，得到近岸混浊海水中声纳检测阈和探测距离的变化关系；通过对中国近岸混浊海水数据搜集分析，整理出黄河口东海杭州湾附近海域与声传播相关的悬浮颗粒信息，包括悬浮颗粒物的浓度、密度、粒径和颗粒物组份信息；最后，论文了研究悬浮颗粒物引起的体积混响增量，为确定混浊海水中主动声纳工作背景干扰提供依据。论文对悬浮体小颗粒影响的声纳探测性能变化进行了数值计算，具有一定的应用价值。 在对中国近岸混浊海水数据整理分析的基础上进行了数值计算，得到结论如下： (1)声纳的检测阈和探测距离都随着频率的增大而增大，且检测阈的变化△DT与颗粒物的粘滞吸收系数α成正比。 (2)对于某一特定频率，当悬浮颗粒物的半径和浓度不变时，粘滞吸收系数和检测阈、探测距离的变化随着密度的增大而增大。当半径和密度不变时，粘滞吸收系数、声纳检测阈和探测距离的变化与浓度成正比。相同条件下，浓度对检测阈和探测距离的影响比密度大. (3)当声纳频率在103Hz量级时，半径为10-5m量级的颗粒物对粘滞吸收系数和声纳探测性能影响最大，半径为10-6m量级的颗粒物埘其影响次之；当声纳频率在104Hz量级时，半径为10-6m量级的颗粒物对其影响最大，半径为10-5量级的颗粒物埘其影响次之。 (4)在上述频率范围内，对数坐标系下的体积散射强度是频率的线性增函数，斜率为40dB/十倍频程，与小颗粒物的瑞利散射规律一致。体积散射强度随着浓度、密度、粒径的增大而增大。在本文的研究范围内，体积散射强度从-20dB变化到-250dB。 本文从理论上分析了悬浮颗粒物对声纳探测性能的作用，更进一步的工作还需要实验数据的有力支持。 |
| 作者： | 徐禹擎 |
| 专业： | 声学 |
| 导师： | 彭临慧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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