尚尔昌

(1 中国科学院声学研究所 北京 100190)

(2 中国科学院水声环境特性重点实验室 北京 100190)

0 引言

水声探测系统的效能严重受制于海洋环境特性，因此，无论从声呐系统的设计角度或实战使用角度，都应对环境因素的影响予以重视[1−2]。对浅海环境而言，海底对声场之影响无疑成为研究之重点。

描述海底声学特性的参数为“地声”参数(Geoacoustics parameters)，简称GA参数，即：介质密度ρ、纵波声速c、声衰减α。如果海底沉积物存在分层结构，则通过GA参数的剖面ρ(z)、c(z)、α(z)来描述。不同于海洋水体，对海底参数难以通过在底质中布设测量系统进行直接测量。对沉积层表层，可以进行岩心采样(Core sampling)并后期进行实验室分析。美国Scrips 海洋研究所的Hamilton[3]于20世纪70年代到80年代对岩心采样分析开展了大量研究，并对海底表面的声学特性进行了较为全面的总结，他所提出的方法成为获得海底表面的声特性的有效方法之一。但是深层参数剖面信息的提取十分困难。需要指出，这里所谓的“深层”的具体范围与声呐使用的频率直接相关，对于远场小掠射角情形，声波与海底的作用深度约为波长的数量级(例如目前声呐常用频段100∼3000 Hz，其作用范围在20 m 以内)。通过测量水体中的声场信息来反演(或估计)此深度范围内的地声参数，自20世纪70年代以来成为研究热点(以SACLANT 研究中心的大量工作为代表)并持续至今[4−5]。

由于计算机技术的迅速发展，目前对正问题(已知环境参数信息计算声场)已基本解决，但是逆问题(通过声场反推环境信息)的解决仍十分困难，特别是海底地声参数反演中关于介质的固有衰减(Intrinsic attenuation)的反演问题。……