Связь обратного акустического рассеяния с характеристиками морского дна и газовых эманаций

• Автор: Юсупов, Владимир Исаакович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Используемые обозначения

Глава 1. Дистанционные акустические методы исследования морского дна

1.1. Становление и современное состояние

1.2. Особенности рассеяния акустических волн морским дном

1.3. Дистанционное определение физических параметров дна

1.4. Аппаратура и методика

Глава 2. Исследование баритовой минерализации во впадине Дерюгина

Глава 3. «Газовые факела» в поле обратного акустического рассеяния

3.1. ГФ в водной толще

3.2. Особенности проявления ГФ в морском дне

Глава 4. Связь акустического рассеяния с температурой верхнего слоя

донных осадков
4.1. Измерения с борта судна
4.2. Исследование с поверхности льда
4.3. Обсуждение результатов
Заключение
Список литературы

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
0 - осреднение по ансамблю;
- осреднение по времени или пространству;
9? - универсальная газовая постоянная;
А - функция Бесселя первого порядка;
Н< - глубина дляу-той реализации;
Ф - осредненная трехмерная спектральная плотность флуктуаций;
Х(Л - спектр сигнала;
* - знак сопряжения;
а - масштабный коэффициент;
А - озвученная площадь;
А1 - амплитуда локального максимума;
Ь - параметр сдвига;
с - скорость звука в воде;
С1 - скорость звука в грунте;
С - равновесное значение концентрации газа на стенке пузырька;
С„ - концентрация газа в воде;
о - диаграмма направленности преобразователя;
<ь - элементарная площадь;
е - отношение вертикальной и горизонтальной осей эллипсоидального пузырька;
Е - одномерная спектральная плотность флуктуаций;
Е1 - энергия первой части донного эхосигнала;
Е2 - энергия второй части донного эхосигнала;
- энергия эхосигнала на глубине / в реализации у;
/ - частота;
/0 - несущая частота;
Е - функция распределения случайной величины;
- поток метана вверх;
К - поток метана в воду;
ё - ускорение свободного падения;
к - высота над дном;
Ьт - максимальная высота БП;

Я - глубина;
Н - постоянная Генри;
/ - интенсивность падающей волны;
1х - огибающая интенсивности излученного сигнала;
10 - интенсивность излученного сигнала, приведенная к одному метру;
- интенсивность обратного рассеяния в точке приема; к - волновое число;
к - калибровочный коэффициент;
К - параметр;
- отношение площадей поверхности пузырька и сферы того же объема; КГф - среднее значение параметра К в областях ГФ;
Кф - среднее значение параметра К в фоновых областях;
/ - расстояние;
Ь - расстояние от преобразователя;
- калибровочное расстояние;
тз - эффективное сечение поверхностного рассеяния;
ту - эффективное сечение объемного рассеяния;
М - количество посылок;
М - среднее значение;
п() - функция плотности вероятности распределения случайной величины; N - количество молей;
N - количество реализаций в файле;
N1 - число точек в реализации по глубине;
Ад - количество пузырьков на единицу высоты ГФ;
р - амплитуда давления;
рп - амплитуда давления в точке излучения;
р„ - амплитуда давления, и раз отразившегося от дна сигнала;
Р - величина гидростатического давления;
р - вероятность;
Р - параметр Рэлея;
Ра - атмосферное давление;
Рь -парциальное давление газа в пузырьке;

шить влияние нестабильности параметров аппаратуры (излучаемая мощность, коэффициент усиления и др.) и нестабильности поглощения звука приповерхностным слоем. Для увеличения достоверности целесообразно вычислять колебания не по одной изолинии, а путем осреднения по нескольким изолиниям из выбранной группы.
Программа «Слои». Программа предназначена для выделения обработки и регистрации тонких звукорассеивающих слоев [54, 215-218, 237]. Алгоритм программы основан на повторяемости их положения по глубине от посылки к посылке и состоит в том, что для каждой реализации сигнала в интересующем интервале глубин находится п наибольших локальных максимумов. При этом п задается заведомо большим ожидаемому количеству слоев. Затем для каждого максимума находится ближайший по глубине максимум из следующей реализации и, если разность их глубин не превосходит заданной величины, то они оставляются для дальнейшего анализа. В противном случае данный максимум из реализации обнуляется. Началом слоя считается наличие максимумов с близкими значениями глубин в четырех соседних реализациях. Таким образом, отфильтровываются импульсные помехи и, в случае не очень маленьких значений относительной скорости перемещения, и эхосигналы от одиночных рассеивателей. Условием продолжения слоя является наличие в соответствующем диапазоне глубин, по крайней мере, двух максимумов в пяти соседних реализациях. Выделенные таким образом слои регистрируются и подвергаются дальнейшему, в том числе и статистическому, анализу. Производится расчет функций распределения плотности вероятности максимумов амплитуд акустического сигнала для каждого слоя и длин отдельных слоев, выполняется оценка среднего значения длины слоя и др. Следует отметить, что в результате такой обработки существенным образом (в десятки и более раз) сокращается объем памяти, необходимый для регистрации данных. Программа «Слои» особенно эффективна при наличии в среде ярковыраженных звукорассеивающих слоев [54,215-218, 237].
Программа «Выделение поверхности дна». Определение глубины дна по данным эхолоцирования является наиболее традиционной задачей, решаемой с применением эхолотов. Наиболее часто глубина места оценивается визуально непосредственно по эхоленте, на которую в реальном масштабе времени выводятся эхосигналы от дна. Данная программа специальн о разработана д ля автоматического определения глубины дна. Дно является очень сильным рассеивателем и обычно эхосигнал от дна