殷丽君 吴金荣 侯倩男 马力

1) (中国科学院声学研究所, 中科院水声环境特性重点实验室, 北京 100190)

2) (中国科学院大学, 北京 100049)

收发设备在海面附近的深海混响实验中, 多途时延使得最先到达水听器的为海面混响信号, 且不受海底散射声场的干扰.本文利用射线理论描述深海声传播的格林函数, 采用粗糙界面一阶小斜率近似方法描述全角度海面散射, 给出海面混响声场的表达式.同时考虑了海面表层气泡散射的贡献, 获得了海面混响理论.通过数值仿真数据和深海实验数据的比较对海面混响模型进行验证, 分析了不同接收深度、频率下的海面混响强度衰减趋势.结果表明: 低海况条件下, 低频海面混响由粗糙界面散射主导, 气泡散射可以忽略, 随频率升高, 气泡散射对海面混响的贡献逐渐增大, 海面附近收发深度的小幅变化对混响衰减曲线的影响不明显.基于该模型提出一种反演海面粗糙界面谱参数的方法, 数值计算结果验证了该模型能够在风速已知的前提下,通过海面混响数据提取海面粗糙界面谱参数.

1 引 言

海面混响成因于海面的不平整性和波浪产生的气泡对声波的散射, 是预报低频声呐系统混响强度的重要参数之一.对海面混响开展全面研究始于二战[1], Chapman和Harris[2]首先利用爆炸声源测量低频海面混响, 总结给出海面散射强度经验公式.在这一研究之后, 开展大量低频混响测量工作[3−7], 多数情况下海面散射强度……