搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用时域波形快速反演海底单参数的方法

屈科 胡长青 赵梅

引用本文:
Citation:

利用时域波形快速反演海底单参数的方法

屈科, 胡长青, 赵梅

A rapid inversion scheme for seabed single parameter using time-domain impulse response

Qu Ke, Hu Chang-Qing, Zhao Mei
PDF
导出引用
  • 海底单参数反演由于反演维数少, 较之多维反演具有实施简单快捷的优点. 首先定义小掠射角下反射损失随掠射角变化率FdB为单个参数描述海底性质, 构建单参数反演模型; 其次, 从简正波与射线理论出发, 对时域脉冲波形与海底反射性质之间的关系进行了推导, 并讨论衰减机制; 最后, 基于该关系设计出利用最小二乘法对时域波形进行反演的方法. 对北黄海实验数据进行了实际反演, 通过海底采样验证反演结果对海底性质估计的正确性, 同时基于反演结果的传播损失预报值与实测值符合良好. 该方法实施仅需要单个水听器, 待测物理量少, 所获结果较为可靠, 且能满足大多数应用的需要.
    Compared with multi-dimension inversion, the single parameter inversion has the main advantages that inversion complexity decreases with the number of parameters increasing. Firstly, the slop of bottom loss versus grazing angle FdB is proposed to serve as a single parameter. Secondly, in terms of mode and ray paths, the relation between impulse response and seabed reflection loss property FdB is discussed. Finally, a time-domain inversion method using least-squares fitting to intensity decay rate is designed accordingly. Experimental data in North Yellow Sea are inverted. The inverted results are evaluated by the core samples. Good agreement is also obtained between measurement and predictions of transmission losses with using the inverted result. As this method only requires single hydrophone and comparatively few measurements, it is believed to provide a rapid but robust estimation of FdB which can meet the need for many applications.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174323)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11174323).
    [1]

    Knobles D P, Koch R A, Thompson L A, Focke K C, Eisman P E 2003 J. Acoust. Soc. Am. 113 205

    [2]

    Chapman N R, Chin-Bing S, King D, Evans R B 2003 IEEE J. Oceanic Eng. 28 320

    [3]

    Yang K D, Chapman N R, Ma Y L 2007 J. Acoust. Soc. Am. 121 833

    [4]

    Jiang Y M, Chapman N R, Baduey M 2007 J. Acoust. Soc. Am. 121 1879

    [5]

    Yang K D, Ma Y L 2003 J. Northwestern Polytechn. Univ. 21 611 (in Chinese) [杨坤德, 马远良 2003 西北工业大学学报 21 611]

    [6]

    Peng H S, Li F H 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1977

    [7]

    Qiu H B, Yang K D, Duan R 2011 Acta Acoust. 36 396 (in Chinese) [邱海滨, 杨坤德, 段睿 2011 声学学报 36 396]

    [8]

    Li Z L, Zhang R H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 1100

    [9]

    Li F H, Zhang R H 2000 Acta Acoust. 25 297 (in Chinese) [李风华, 张仁和 2000 声学学报 25 297]

    [10]

    Li Z L, Zhang R H, Yan J, Li F H, Liu J J 2004 IEEE J. Oceanic Eng. 29 973

    [11]

    Zhang X L, Li Z L, Huang X D 2009 Acta Acoust. 34 54 (in Chinese) [张学磊, 李整林, 黄晓砥 2009 声学学报 34 54]

    [12]

    Li Z L, Yan J, Li F H, Guo L H 2002 Acta Acoust. 27 487 (in Chinese) [李整林, 鄢锦, 李风华, 郭良浩 2002 声学学报 27 487]

    [13]

    Li Z L, Zhang R H 2007 Chin. Phys. Lett. 24 471

    [14]

    Yao Y L, Gao D Z, Ren X M 2011 Period. Ocean Univ. China 41 433 (in Chinese) [姚玉玲, 高大治, 任新敏 2011 中国海洋大学学报 41 433]

    [15]

    Holland C W 2003 J. Acoust. Soc. Am. 113 1861

    [16]

    Detter J, Dosso S E, Holland C W 2007 J. Acoust. Soc. Am. 122 3327

    [17]

    Yang K D, Ma Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 1798 (in Chinese) [杨坤德, 马远良 2009 物理学报 58 1798]

    [18]

    Li X G, Yang K D, Zhang T W, Qiu H B 2009 Acta Phys. Sin. 58 7741 (in Chinese) [黎雪刚, 杨坤德, 张同伟, 邱海宾 2009 物理学报 58 7741]

    [19]

    Guo Y G, Li F H, Liu J J, Li Z L 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2483

    [20]

    Gao W, Wang N, Zhang H Z 2008 Acta Acoust. 33 109 (in Chinese) [高伟, 王宁, 张好忠 2008 声学学报 33 109]

    [21]

    Wu J R, Ma L, Guo S M 2010 J. Harbin Engineer. Univ. 31 856 (in Chinese) [吴金荣, 马力, 郭圣明 2010 哈尔滨工程大学学报 31 856]

    [22]

    Liu J J, Li F H, Guo L H 2004 Acta Acoust. 29 49 (in Chinese) [刘建军, 李风华, 郭良浩 2004 声学学报 29 49]

    [23]

    Koch R A, Knobles D P 2005 J. Acoust. Soc. Am. 117 626

    [24]

    Siderius M, Harrison C H, Porter M B 2006 J. Acoust. Soc. Am. 120 1315

    [25]

    Quijano J E, Dosso S E, Dettmer J, Siderius M, Zurk L M, Harrison C H 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 2658

    [26]

    Schock S G 2004 IEEE J. Oceanic Eng. 29 1200

    [27]

    Joseph P 2003 J. Acoust. Soc. Am. 131 758

    [28]

    Qu K, Hu C Q, Zhao M 2011 Technical Acoustics 31 152 (in Chinese) [屈科, 胡长青, 赵梅 2011 声学技术 31 152]

    [29]

    Qu K, Hu C Q, Zhao M 2013 Acta Acoust. 38 472 (in Chinese) [屈科, 胡长青, 赵梅 2013 声学学报 38 472]

    [30]

    Wang N, Liu J Z 2002 Chin. Phys. 11 456

    [31]

    Luo W Y, Yang C M, Qin J X, Zhang R H 2013 Chin. Phys. B 22 054301

    [32]

    Sun W, Qu K, Hu C Q 2013 Technical Acoustics 32 192 (in Chinese) [孙雯, 屈科, 胡长青 2013 声学技术 32 192]

    [33]

    Hamilton E L 1978 J. Acoust. Soc. Am. 63 366

  • [1]

    Knobles D P, Koch R A, Thompson L A, Focke K C, Eisman P E 2003 J. Acoust. Soc. Am. 113 205

    [2]

    Chapman N R, Chin-Bing S, King D, Evans R B 2003 IEEE J. Oceanic Eng. 28 320

    [3]

    Yang K D, Chapman N R, Ma Y L 2007 J. Acoust. Soc. Am. 121 833

    [4]

    Jiang Y M, Chapman N R, Baduey M 2007 J. Acoust. Soc. Am. 121 1879

    [5]

    Yang K D, Ma Y L 2003 J. Northwestern Polytechn. Univ. 21 611 (in Chinese) [杨坤德, 马远良 2003 西北工业大学学报 21 611]

    [6]

    Peng H S, Li F H 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1977

    [7]

    Qiu H B, Yang K D, Duan R 2011 Acta Acoust. 36 396 (in Chinese) [邱海滨, 杨坤德, 段睿 2011 声学学报 36 396]

    [8]

    Li Z L, Zhang R H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 1100

    [9]

    Li F H, Zhang R H 2000 Acta Acoust. 25 297 (in Chinese) [李风华, 张仁和 2000 声学学报 25 297]

    [10]

    Li Z L, Zhang R H, Yan J, Li F H, Liu J J 2004 IEEE J. Oceanic Eng. 29 973

    [11]

    Zhang X L, Li Z L, Huang X D 2009 Acta Acoust. 34 54 (in Chinese) [张学磊, 李整林, 黄晓砥 2009 声学学报 34 54]

    [12]

    Li Z L, Yan J, Li F H, Guo L H 2002 Acta Acoust. 27 487 (in Chinese) [李整林, 鄢锦, 李风华, 郭良浩 2002 声学学报 27 487]

    [13]

    Li Z L, Zhang R H 2007 Chin. Phys. Lett. 24 471

    [14]

    Yao Y L, Gao D Z, Ren X M 2011 Period. Ocean Univ. China 41 433 (in Chinese) [姚玉玲, 高大治, 任新敏 2011 中国海洋大学学报 41 433]

    [15]

    Holland C W 2003 J. Acoust. Soc. Am. 113 1861

    [16]

    Detter J, Dosso S E, Holland C W 2007 J. Acoust. Soc. Am. 122 3327

    [17]

    Yang K D, Ma Y L 2009 Acta Phys. Sin. 58 1798 (in Chinese) [杨坤德, 马远良 2009 物理学报 58 1798]

    [18]

    Li X G, Yang K D, Zhang T W, Qiu H B 2009 Acta Phys. Sin. 58 7741 (in Chinese) [黎雪刚, 杨坤德, 张同伟, 邱海宾 2009 物理学报 58 7741]

    [19]

    Guo Y G, Li F H, Liu J J, Li Z L 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2483

    [20]

    Gao W, Wang N, Zhang H Z 2008 Acta Acoust. 33 109 (in Chinese) [高伟, 王宁, 张好忠 2008 声学学报 33 109]

    [21]

    Wu J R, Ma L, Guo S M 2010 J. Harbin Engineer. Univ. 31 856 (in Chinese) [吴金荣, 马力, 郭圣明 2010 哈尔滨工程大学学报 31 856]

    [22]

    Liu J J, Li F H, Guo L H 2004 Acta Acoust. 29 49 (in Chinese) [刘建军, 李风华, 郭良浩 2004 声学学报 29 49]

    [23]

    Koch R A, Knobles D P 2005 J. Acoust. Soc. Am. 117 626

    [24]

    Siderius M, Harrison C H, Porter M B 2006 J. Acoust. Soc. Am. 120 1315

    [25]

    Quijano J E, Dosso S E, Dettmer J, Siderius M, Zurk L M, Harrison C H 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 2658

    [26]

    Schock S G 2004 IEEE J. Oceanic Eng. 29 1200

    [27]

    Joseph P 2003 J. Acoust. Soc. Am. 131 758

    [28]

    Qu K, Hu C Q, Zhao M 2011 Technical Acoustics 31 152 (in Chinese) [屈科, 胡长青, 赵梅 2011 声学技术 31 152]

    [29]

    Qu K, Hu C Q, Zhao M 2013 Acta Acoust. 38 472 (in Chinese) [屈科, 胡长青, 赵梅 2013 声学学报 38 472]

    [30]

    Wang N, Liu J Z 2002 Chin. Phys. 11 456

    [31]

    Luo W Y, Yang C M, Qin J X, Zhang R H 2013 Chin. Phys. B 22 054301

    [32]

    Sun W, Qu K, Hu C Q 2013 Technical Acoustics 32 192 (in Chinese) [孙雯, 屈科, 胡长青 2013 声学技术 32 192]

    [33]

    Hamilton E L 1978 J. Acoust. Soc. Am. 63 366

计量
  • 文章访问数:  2386
  • PDF下载量:  492
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-06-21
  • 修回日期:  2013-08-26
  • 刊出日期:  2013-11-05

利用时域波形快速反演海底单参数的方法

  • 1. 中国科学院声学研究所东海研究站, 上海 200032;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100190
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174323)资助的课题.

摘要: 海底单参数反演由于反演维数少, 较之多维反演具有实施简单快捷的优点. 首先定义小掠射角下反射损失随掠射角变化率FdB为单个参数描述海底性质, 构建单参数反演模型; 其次, 从简正波与射线理论出发, 对时域脉冲波形与海底反射性质之间的关系进行了推导, 并讨论衰减机制; 最后, 基于该关系设计出利用最小二乘法对时域波形进行反演的方法. 对北黄海实验数据进行了实际反演, 通过海底采样验证反演结果对海底性质估计的正确性, 同时基于反演结果的传播损失预报值与实测值符合良好. 该方法实施仅需要单个水听器, 待测物理量少, 所获结果较为可靠, 且能满足大多数应用的需要.

English Abstract

参考文献 (33)

目录

    /

    返回文章
    返回