海洋中的混响.pptVIP

第6章 海洋中的混响; 混响：是主动声呐的一种特殊形式的背景干扰，它限制了声呐设备的作用距离。; 混响产生：是由海洋中大量无规散射体对入射声信号产生的散射波在接收点叠加而形成的，它是一个无规的随机过程。 混响特点：伴随声呐发射信号而产生的，它与发射信号特性密切相关，而且还与传播声信道特性有关。 混响研究： （1）平均特性：从能量观点出发，研究混响平均强度所遵循的规律； （2）统计特性：混响是一个随机过程，研究其概率分布、时空相关特性、空间指向性和频谱特性等统计特性。;1、混响的分类 （1）海洋中散射体 海洋生物、泥沙粒子、气泡、水团等，不平整海面和海底；构成实际海洋的不均匀性，形成介质物理特性的不连续性。 （2）混响声信号 声呐发射声信号在介质中传播过程中，遇到不均匀介质，产生散射声场。 海洋中的不均匀性是大量的，它们的散射波在接收点上的总和形成该点的混响。 混响信号紧跟在发射信号之后，它像一阵长的、随时间缓慢衰减的颤动声响。 ;1、混响的分类 实测海洋混响信号：水深为1980米，声源为2磅炸药，位于244米水深，水听器深度41米，滤波带宽1~2kHz。 ;1、混响的分类 根据混响场形成原因不同，混响分为如下三类： （1）体积混响 海水本身就是散射体，如海水中泥砂粒子、海洋生物，海水本身的不均匀性（水团、湍流等）等引起的混响。 （2）海面混响 海面的不平整性和波浪形成的海面气泡层对声波散射所形成的混响。 （3）海底混响 海底的不平整性、海底表面的粗糙度及其附近散射体形成的混响。 ——海面混响和海底混响统称为界面混响。;2、散射强度 ——表征散射体（面）声散射本领的一个基本物理量。 定义：在距散射体（面）1米处，被单位面积或体积所散射的声强度与入射平面波强度比值的分贝数。;3、等效平面波混响级 由于发射信号本身特性和海洋中散射体空间分布等原因，混响声场不是各向同性的； 在混响为主要背景干扰情况下，等效平面波混响级RL度量混响干扰的大小，声呐方程中用RL替代NL-DI项。 等效平面波混响级：若接收器??收来自声轴方向入射的强度为I平面波，其输出端开路电压为V；如将接收器放置在混响声场中，声轴对着目标，若接收器输出端电压也为V，则混响场的等效平面波混响级RL ：;4、混响研究的基本假定 声线直线传播，计及球面衰减和海水吸收； 任何时刻单位面积上或体积内散射体分布是随机均匀的，且每个散射体对混响的贡献相同； 散射体数量极多，单位体积元和面元含有大量散射体； 只考虑散射体的一次散射，不考虑散射体间的多次散射； 入射脉冲时间足够短，忽略面元和体元尺度范围内传播效应。 ——混响是一个复杂过程，受多种因素的影响，上述假设忽略某些次要因素，只考虑主要因素，但所得理论分析结果仍具有普遍指导意义。;1、对混响有贡献的区域 海洋中所有散射体的散射波不会都在同一时刻到达接收器 ——它们距离声源和接收器的距离远近不一样，入射声波照射到散射体的时刻有先有后。 某一时刻的混响是该时刻所有到达接收器的散射波的总和 结论：海洋中部分散射体对某一时刻的混响有贡献。;1、对混响有贡献的区域 以体积混响为例：;1、对混响有贡献的区域 解释：;2、体积混响理论 体积混响的等效平面波混响级：;;;;;;;;;用理想指向性替代实际组合指向性，则等效平面波混响级为： ;;体积混响等效平面波混响级的理论公式：;;3、深水体积混响源及其特征 ;;; 海面混响形成 （1）海面风浪作用使海面处于起伏不平的波动状态，海面不平整性对声波散射作用； （2）海面风浪产生大量气泡，在海面形成一定厚度的气泡层，气泡层对声波的散射作用。 海面混响特性 属于界面混响，具有不同于体积混响的机理和特性。;1、海面混响理论 ;;类似体积混响的理论处理，对混响有贡献的散射声强：;;对混响有贡献的散射声强：;变化规律： 层的散射声强度正比于发射声强、发射声信号脉冲宽度、发-收换能器组合指向性开角； 层的散射声强度和距离的三次方成反比，也即随时间的三次方衰减。 如何抗海面混响？;海面混响的等效平面波混响级表达式：;2、海面散射强度 ;（1）随风速与掠射角变化 掠射角小于30o，散射强度几乎不随掠射角而变，但随风速增加而增加。 原因：气泡散射是主要原因；风浪大，散射层气泡密度变大。 掠射角在30o~70o范围，散射强度值随掠射角增大而迅速增大，而随风速的增长而增大，但随风速变大的速率明显变慢。 原因：海表面的反向散射是主要原因。 掠射角在70o~90o范围，尤其是在接近正投射情况下，散射强度值随风速增加反而减小。 原因：镜反射是主要原因；风速变大，海面破碎程度严重。 结论：在不同掠射角范