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水下掩埋目标的散射声场计算与实验

胡珍 范军 张培珍 吴玉双

水下掩埋目标的散射声场计算与实验

胡珍, 范军, 张培珍, 吴玉双
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  • 水下掩埋目标声散射问题是识别和探测掩埋目标的理论基础, 是声散射研究领域的热点问题. 本文基于射线声学推导了掩埋情况下目标声散射计算的格林函数近似式, 并在此基础上进一步给出了相应的远场积分公式. 在有限元方法的基础上, 将推导得到的公式写入有限元仿真软件, 对软件功能进行拓展, 构建二维轴对称目标的声散射模型, 并计算掩埋情况下弹性实心球在不同条件下的目标强度, 获得了其散射声场随频率、掩埋深度、沙层吸收系数等参数的变化规律. 开展实心球的自由空间和浅掩埋条件下水池声散射实验, 利用共振隔离技术处理实验数据, 提取目标声散射的纯弹性共振特征进行分析, 结果表明可将其用于掩埋目标识别和探测. 最后利用总散射声场与理论计算结果进行对比, 验证了理论仿真的正确性.
      通信作者: 范军, fanjun@sjtu.edu.cn
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    Pan A, Fan J, Wang B, Chen Z G, Zheng G Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 214301 (in Chinese) [潘安, 范军, 王斌, 陈志刚, 郑国垠 2014 物理学报 63 214301]

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    Zampolli M, Tesei A, Canepa G, Godin O A 2008 J. Acoust. Soc. Am 123 4051

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    Dcultot D, Litard R, Maze G 2010 J. Acoust. Soc. Am 127 1328

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    Xia Z, Li X K 2015 Acta Phys. Sin. 64 94302 (in Chinese) [夏峙, 李秀坤 2015 物理学报 64 94302]

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    Maze G 1991 J. Acoust. Soc. Am. 89 2559

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    Lu D 2014 M. S. Dissertation (Harbin: Harbin Engineering University) (in Chinese) [卢笛 2014 硕士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工程大学)]

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    Brekhovskikh L M (translated by Yang X R) 1960 Acoustics of Layered Media (Beijing: Science Press) pp230-236 (in Chinese) [布列霍夫斯基 著 (杨训仁 译) 1960 分层介质中的波 (北京:科学出版社) 第 230-236 页]

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    Zampolli M, Tesei A, Jensen F B, Malm N, Blottman III J B 2007 J. Acoust. Soc. Am. 122 1472

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    [11]

    Zampolli M, Tesei A, Jensen F B, Malm N, Blottman III J B 2007 J. Acoust. Soc. Am. 122 1472

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-18
  • 修回日期:  2015-12-02
  • 刊出日期:  2016-03-05

水下掩埋目标的散射声场计算与实验

  • 1. 上海交通大学, 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240;
  • 2. 广东海洋大学信息学院, 湛江 524088;
  • 3. 哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001
  • 通信作者: 范军, fanjun@sjtu.edu.cn

摘要: 水下掩埋目标声散射问题是识别和探测掩埋目标的理论基础, 是声散射研究领域的热点问题. 本文基于射线声学推导了掩埋情况下目标声散射计算的格林函数近似式, 并在此基础上进一步给出了相应的远场积分公式. 在有限元方法的基础上, 将推导得到的公式写入有限元仿真软件, 对软件功能进行拓展, 构建二维轴对称目标的声散射模型, 并计算掩埋情况下弹性实心球在不同条件下的目标强度, 获得了其散射声场随频率、掩埋深度、沙层吸收系数等参数的变化规律. 开展实心球的自由空间和浅掩埋条件下水池声散射实验, 利用共振隔离技术处理实验数据, 提取目标声散射的纯弹性共振特征进行分析, 结果表明可将其用于掩埋目标识别和探测. 最后利用总散射声场与理论计算结果进行对比, 验证了理论仿真的正确性.

English Abstract

参考文献 (11)

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