Разработка методов оценки акустических параметров модели морского дна и критериев необходимой точности этих оценок

• Автор: Рашидова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 138 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ МОРСКОГО ДНА И КРИТЕРИЕВ НЕОБХОДИМОЙ ТОЧНОСТИ ЭТИХ ОЦЕНОК.
1.1. Особенности формирования акустического поля источников звуковых сигналов в мелком море.

1.2. Существующие методы определения акустических параметров дна

1.2.1. Интерференционные методы определения параметров донного грунта. Ближнее поле.

1.2.2. Интерференционные методы определения параметров донного грунта. Дальнее поле.

1.2.3. Импульсные методы определения параметров донного грунта. Ближнее

1 2.4 Импульсные методы определения параметров донного грунта. Дальнее поле.

1.3. Существующие критерии необходимой точности оценки акустических параметров волновода

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ ДНА

ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОДА.

2.1. Метод определения модели слоистой структуры морского дна и начальных приближений для акустических параметров слоев при их оценке по измерениям фазовых скоростей мод.
2.2. Дисперсионные соотношения для фазовых и групповых скоростей волн
Эйри. Минимальная скорость переноса звуковой энергии в волноводе
2 3. Метод измерения групповых скоростей волн Эйри различных модовых
составляющих импульса с помощью фильтра низких частот и определения
по ним акустических параметров модели дна
2.3.1. Физические основы метода.
2.3.2. Алгоритм измерения групповых скоростей волн Эйри различных мод
2.3.3. Алгоритм статистической обработки результатов фильтрации.
2.3.4. Метод определения акустических параметров модели дна.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ НЕОБХОДИМОЙ ТОЧНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЙОНА УСТАНОВКИ СТАЦИОНАРНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1. Влияние погрешности измерения параметров волновода на корреляцию модельного и экспериментального акустических полей в горизонтальной
плоскости
3.1.1 Влияние погрешности оценок акустических параметров на точность
расчета поля в волноводе с не поглощающим дном
3.1.2. Влияние погрешности оценок акустических параметров на точность расчета поля в в горизонтальной плоскости в волноводе с поглощающим дном
3.2. Влияние погрешности измерения параметров волновода на корреляцию модельного и экспериментального акустических полей в вертикальной плоскости
3.3. Необходимая точность оценки акустических параметров среды при
формировании диаграммы направленности горизонтальной антенны в
условиях мелкого моря
3.3.1. Исследование возможности формирования диаграммы направленности горизонтальной антенны в волноводе
3.3.2. Влияние погрешности оценки акустических параметров мелкого моря на точностьопределения углового положения источника
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Критерии необходимой точности оценки акустических параметров модели мелкого моря, соблюдение которых позволяет использовать эту модель для согласованной со средой обработки звуковых сигналов, регистрируемых горизонтально и вертикально развитыми приемными антеннами. Глава 1. Отражательные свойства морского дна в диапазоне низких частот однозначно определяются гидроакустическими параметрами донного грунта, к которым относятся количество грунтовых слоев, плотность и скорость звука продольных и поперечных волн в слоях, а также толщины и коэффициенты поглощения слоев 3. Развитие гидроакустических методов определения параметров груша, которые позволяют быстро и эффективно определить свойства осадков не нарушая их структуры имеет большое значение. Исследование особенностей поведения характеристик гидроакустических сигналов в мелком море в диапазоне низких частот позволяет разрабатывать методы определения параметров модели среды при проведении экспериментальных натурных работ. Кратко остановимся на основных математических соотношениях, которые описывают особенности распространения непрерывных и импульсных сигналов в условиях мелкого моря. Рэлея 4 кЬ СО1, где к волновое число, Ь высота неровностей морской поверхности, 0 угол падения плоской волны, и морскую поверхность можно считать плоской с коэффициентом отражения V 1. Для рельефа дна в районах океанического шельфа характерно преобладание выровненных пространств, покрытых песчаной рябыо, образованной волновыми процессами и придонными течениями 5. Гораздо более сложное представление имеет функция давления в диспергирующих средах. Интеграл 1 представляет собой суперпозицию плоских волн. Заменой о , в выражении 1 можно получить соотношение для расчета звукового давления в водном слое при го г. Следует заметить, что модель горизонтальностратифицированного волновода вполне адекватна реальным условиям распространения звука низких частот на ограниченных участках моря в шельфовых районах 5. Расчет интеграла 2 представляет собой достаточно трудоемкую процедуру. Ф,. ФЛ. Интеграл 2 можно представить так же как сумму вычетов в полюсах иодинтегральиого выражения 2 дискретный спектр и интеграл по берегам разреза, обходящего точки многозначности подинтегралыюй функции непрерывный спектр. Гехр7 0. Ш4. На фиксированной частоте о лишь ограниченное число корней дисперсионного уравнения 5 будут вещественны. Моды, соответствующие вещественным корням, будут распространяющимися при наличии диссипативных потерь в грунте эти моды будут квазираспространяющимися, так как в этом случае вес величины к. VI. Ь Рь соответственно амплитуда, горизонтальная и вертикальная составляющие волнового вектора, фазовая скорость, угол Бриллюэна и коэффициент затухания Ьой нормальной волны, V коэффициент отражения плоской волны от дна, рассчитываемый в той или иной модели с помощью известных соотношений 3, число распространяющихся в волноводе на данной частоте нормальных волн. Отражательные свойства морских грунтов в шельфовых районах в диапазоне низких частот вполне адекватно передает модель дна, состоящая из п плоскопараллельных однородных жидких поглощающих слоев, лежащих на бесконечном упругом поглощающем полупространстве. Коэффициент отражения плоской волны 0, падающей под углом 0 из воды на систему таких слов, имеет вид
. Из последнего соотношения видно, что при э 1, функция Рсо медленно меняется с частотой. Эйри 3. Сравнительно простое представление интеграла II по методу стационарной фазы возможно лишь в волноводе Пекериса. В волноводах более сложной структуры , состоящих из большего числа слоев , провести оценку интеграла методом перевала практически невозможно изза многоэкстремальности функции щ,ш 8. Однако с увеличением быстродействия ЭВМ и с разработкой алгоритмов быстрого преобразования Фурье появилась реальная возможность численного расчета интеграла . Для правильных расчетов интеграла с иомошыо БПФ необходимо только, чтобы длительность реализации БПФ Т МГв где М число спектральных отсчетов. Вот почему, для точных расчетов пространственновременной структуры импульса необходимо исследовать изменение предельной длительности импульсного сигнала по мере распространения его в волноводе. X 0М. Кг ехРк. У , 1. Ос.