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声波在水-多孔介质海底界面上的反射与透射

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彭临慧 赵燕鹏 郁高坤

中国海洋大学信息科学与工程学院,山东青岛266100

中国海洋大学学报
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国际标准刊号:ISSN 1672-5174

摘  要:

声波在海底界面的反射和透射是海底散射、海底混响、海底目标探测的重要问题。利用Biot多孔介质声传播理论对声波在水一多孔海底界面上的反射和透射进行了分析,具体给出反射声波的反射系数,3种透射声波的透射系数以及声能透射系数随入射波入射角和频率(10~40kHz)的变化关系,分析了各种透射波对透射声能的贡献。多孔海底介质参数分别采用Stoll和Chotiros给出的2组参数进行理论计算。[著者文摘]

对于水中目标探测及海洋声传播来说,海底界面的声反射将决定海洋混响以及声传播距离的大小;对于海底掩埋目标的探测来说,海底界面声透射则是目标探测的先决问题。因此,海底界面声波反射及透射的研究一直为海洋声学和水声学研究所重视。海洋声学研究中通常将海底介质作为液态介质处理,因为液态模型给出海底对声场影响最主要的纵波的声学规律。由于海底目标探测及高精度的声传播或水下声探测研究的要求,也有一些研究将海底用粘弹介质模型处理,其中考虑了海底介质的切形变及切变波对声波的影响。按照液态模型处理,高声速海底,特别是沙质海底,当入射声波以掠射角低于临界角入射海底界面时将发生全反射,这一结果与实验事实不符?,粘弹海底模型也无法解释这一问题。Chotiros[2-3 3等认为造成这一现象的原因在于海底多孔介质模型中的Biot慢纵波。并且最近一些海底散射、混响的研究也采用多孔介质海底模型],但有关透射声能流的研究还未见相关报道。沙质海底不同于液态介质,可承受切应力。
Periodical of Ocean University of China

栏目信息:

工程技术

分 类 号:

O427

文献标识码:

A

文章编号:

1672-5174(2007)04-671-05

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[参考文献]

Reflection and Refraction of Acoustic Waves at a Water-Porous Sediment Interface

PENG Lin-Hui, ZHAO Yan-Peng, YU Gao-Kun (College of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266071, China)

Abstract:

Reflection and refraction of acoustic waves at a sediment interface is an important problem for seafloor scattering, bottom reverberation and the acoustic detection of objects. Following Biot's theory, sound reflection and refraction at water-porous sediment interface is analyzed, the dependency of the reflection coefficients, refraction coefficients of three kinds of body waves and coefficients of penetration sound energy flow upon the incident angle and frequency is discussed. The contributions of these kinds of body waves to the penetration sound energy flow are also analyzed. Stoll's data and Chotiros's data were used as the input parameters of the porous sediment for theoretical calculation.[著者文摘]

Key words:

porous media; seafloor; sound penetration

收稿日期: 2006-11-10
修订日期: 2007-04-18

基金资助:

国家重点基础研究发展计划(2005CB422307)资助

作者简介:

彭临慧(1960-),女,教授,博导。E-mail:penglh@ouc.edu.cn

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