三维复杂温度场高精度声学测量方法 被引量：7

1

作者 孔倩 姜根山 +2 位作者 孙建浩 刘月超 安连锁 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期699-711,共13页

声学温度场检测技术通过多路径声波传播时间数据,反演被测区域的温度分布。提供了一种高精度的三维复杂温度场的声学测量方法。首先从射线声学角度给出了三维非均匀温度场中声波传播路径的数学模型。在此基础上,将三维温度场的重建问题... 声学温度场检测技术通过多路径声波传播时间数据,反演被测区域的温度分布。提供了一种高精度的三维复杂温度场的声学测量方法。首先从射线声学角度给出了三维非均匀温度场中声波传播路径的数学模型。在此基础上,将三维温度场的重建问题转化为声波传播路径的求解和温度场的反演问题,建立了基于多项式修正径向基函数(RBF-PR)和改进的Tikhonov正则化三维温度场重建算法。采用两种典型的炉膛三维温度场模型,在信噪比SNR=35dB下进行了数值模拟,分析了声波传播路径在非均匀温度场中的弯曲特性、算法的重建质量和抗噪性,同时进行了实际炉膛内二维温度场的重建。结果表明了提出的考虑声线弯曲的温度场重建算法具有精度高,抗噪性强、适用性好的特点,为实现高精度的复杂温度场的声学测量提供了有效方法。 展开更多

关键词 声学测量 非均匀温度场 声波传播 径向基函数 三维温度场 弯曲特性 射线声学 反演问题

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水下声学导航网络节点区域最优布局方法

2

作者 王永召 赵杨 +1 位作者 陈伟 刘猛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期282-289,313,共9页

为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制... 为实现水下声学导航网络节点满足区域定位精度需求,同时满足节点布局数量及费效比最优,提出了一种水下声学导航网络节点最优布局方法。根据节点布局间距和定位误差关系,选定满足定位精度需求的最大节点布局间距,采用2D网格生成算法控制节点间距在最大间距,以实现导航网络节点的自动化最优布局。考虑海底地形遮挡声源情况,利用地形开角与临界开角和小开角临界值的对比,快速确定区域布局风险区并在2D网格生成算法中设置不可布局区域,进一步优化实际海底地形导航网络节点布局。通过某实际海域导航网络区域布局的仿真实验验证,所提方法可实现100 m定位误差的预期设计需求,并满足布局节点数量最优。 展开更多

关键词 水下声学导航网络 节点布局 射线声学 海底地形

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海洋声层析的基本原理和应用 被引量：4

3

作者 朱芸 吕连港 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期70-75,共6页

从射线声学和简正波声学的角度 ,概述了海洋声层析的基本理论 ,包括射线走时反演、简正波走时反演、简正波相位反演和简正波水平折射层析。海洋声层析以反演海水温度和流速为基础。

关键词 射线声学 简正波声学 海洋声层析 射线走时反演 海水温度 流速

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近底悬浮弹性球声散射机理分析

4

作者 张培珍 周光波 +2 位作者 范军 王斌 冯子仪 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期880-888,共9页

基于二维周向分解方法进行了总场非轴对称背景下近底目标三维散射声场的数值快速计算,研究了近底悬浮弹性球目标声散射机理。根据海底及目标耦合四路径模型的射线声学叠加原理,给出了近底轴对称目标的二维有限元模型散射远场声压计算表... 基于二维周向分解方法进行了总场非轴对称背景下近底目标三维散射声场的数值快速计算,研究了近底悬浮弹性球目标声散射机理。根据海底及目标耦合四路径模型的射线声学叠加原理,给出了近底轴对称目标的二维有限元模型散射远场声压计算表达式。计算得到因界面引入的附加回波共同作用下的弹性球体目标散射频率−角度谱和频率−高度谱,给出了耦合散射声场明暗交替干涉条纹的精确预报公式。通过数值计算及实验分析了目标在掠射角和悬浮高度变化时目标镜反射、弹性目标体内激发的弹性波与海底反射波相互耦合的传播规律及其对总场的影响,讨论了因悬浮高度和掠射角变化产生的目标散射声场强度起伏机理。结果表明,增大掠射角和悬浮高度均会使目标频谱相邻共振峰峰值间距减小,并且利用海底与目标耦合作用声场的干涉条纹计算公式可以较好地对目标散射频谱信息进行预报。 展开更多

关键词 四路径模型 射线声学 近底悬浮目标 频率−角度谱 弹性球体

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水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

5

作者 陈德山 王之森 +1 位作者 汪洋 吴兵 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期30-36,共7页

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像... 针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法.首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度.实验结果表明:该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像. 展开更多

关键词 水下航行器 自由视角 多波束声呐 射线声学 声呐图像仿真

原文传递

水下稳态涡流场声传播特性

6

作者 喻敏 闫婧洁 +1 位作者 王志鸿 王献忠 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1111-1118,共8页

基于射线声学理论研究了水下稳态涡流场的声传播特性。首先,根据移动介质中的程函方程,推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟,获取了通过不同涡流场的声信号;然后,基于稳态涡流场的声传播特性,构... 基于射线声学理论研究了水下稳态涡流场的声传播特性。首先,根据移动介质中的程函方程,推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟,获取了通过不同涡流场的声信号;然后,基于稳态涡流场的声传播特性,构建了接收声信号相位与涡流场特征参数之间的映射关系,通过数值仿真反演稳态涡流场特征参数,仿真结果与理论值的相对误差在15%以内。仿真结果表明:基于射线理论可以有效模拟声信号通过涡流场的声线轨迹及信号变化,具有直观、计算效率高的优势;随着涡环量增大,涡流对声传播的影响更为明显;利用声信号相位可实现对速度分布、涡核位置、涡环量等涡流场特征参数的估计。 展开更多

关键词 声传播特性 射线声学 稳态涡流场 涡环量

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水下稳态涡流场声传播的数值模拟和实验研究

7

作者 喻敏 樊丁繁 +1 位作者 张烨 刘航 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期419-425,共7页

声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational F... 声波穿过涡流场时声传播特性会发生改变,可由此判断涡流场的存在及其特征参数。文章首先推导了二维稳态涡流场的射线微分方程组,实现了声波通过涡流场的声线轨迹模拟。然后开展水池超声传感器实验,采用现代计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法获取涡流场参数。最后将通过涡流场声信号的时延结果,与实验测量值进行对比分析。结果表明,对于涡核半径为30 mm,最大切向速度为1.2 m·s^(-1)的涡流场,数值模拟误差小于10%,验证了基于射线声学的水下稳态涡流场声传播数值模拟的有效性。 展开更多

关键词 射线声学 稳态涡流场 声传播 时延

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基于波束计算的水下声学探测设备声兼容传播过程分析 被引量：2

8

作者 冯雪磊 葛锡云 +1 位作者 周宏坤 魏柠阳 《声学技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期495-501,共7页

对于搭载多种声学探测设备的水下平台,不同设备的信号可能会产生相互干扰。因此,根据探测设备的波束特性,针对水下平台对海底的探测情形,来分析探测设备声兼容传播过程的特性。结合射线声学和海底散射模型,建立了声兼容分析中声传播的... 对于搭载多种声学探测设备的水下平台,不同设备的信号可能会产生相互干扰。因此,根据探测设备的波束特性,针对水下平台对海底的探测情形,来分析探测设备声兼容传播过程的特性。结合射线声学和海底散射模型,建立了声兼容分析中声传播的计算方法,并且分析了传播过程中各种因素对声兼容设计的影响。结果表明,在算例的波束条件下,声速剖面对声兼容性的影响较小,而特定类型的海底底质的影响较大。此外,水下平台距海底越高,或者波束偏转越大,声学设备间的相互干扰就越大。为了尽可能减小干扰信号的影响,应尽量避免干扰信号的发射波束和接收波束交叠,此外还给出了波束覆盖角阈值和干扰信号衰减的关系。 展开更多

关键词 波束计算 声兼容 射线声学 海底散射

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三维成像声呐目标回波建模仿真及分析 被引量：2

9

作者 曾腾 张春华 王朋 《网络新媒体技术》 2021年第3期22-29,共8页

针对三维成像声呐成像及后续图像处理背景下存在实际场景数据难获取的问题,提出海底混响场景下实际目标建模模型和回波信号仿真的方法。文章首先建立了浅海楔形海底的线状目标回波模型,然后基于射线声学混响模型,采用信道卷积法推导得... 针对三维成像声呐成像及后续图像处理背景下存在实际场景数据难获取的问题,提出海底混响场景下实际目标建模模型和回波信号仿真的方法。文章首先建立了浅海楔形海底的线状目标回波模型,然后基于射线声学混响模型,采用信道卷积法推导得到理想环境下的回波信号以及浅海环境混响干扰下的回波信号,最后对回波信号进行三维波束成像和三角网重建,并对有无混响下的成像结果进行对比分析。仿真结果表明该方法得到的回波信号能够正确地体现目标的轮廓特征和位置信息,极大的降低了实验成本。 展开更多

关键词 三维成像声呐 海底混响 射线声学 回波信号

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小型矢量阵深海被动定位方法 被引量：2

10

作者 杨士莪 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第5期588-592,共5页

文中提出一种适用于深海条件下并已知各项有关环境参数时,利用七元小型矢量立体阵,借助测定目标辐射噪声由不同途径自声源到达接收点的天顶角及方位角的结果,依据射线声学方法求得目标方位、距离和所在深度的被动定位方法。给出了矢量... 文中提出一种适用于深海条件下并已知各项有关环境参数时,利用七元小型矢量立体阵,借助测定目标辐射噪声由不同途径自声源到达接收点的天顶角及方位角的结果,依据射线声学方法求得目标方位、距离和所在深度的被动定位方法。给出了矢量阵依多极子原理进行波束形成的计算公式,并就一种简单水文模型,给出解析计算公式。 展开更多

关键词 矢量立体阵 深海被动定位 射线声学

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分层浅海海洋环境噪声场的射线预报方法 被引量：1

11

作者 陈小龙 范军 汤渭霖 《声学技术》 EI CSCD 2004年第2期79-83,共5页

海洋环境噪声场是一个随地域、时间变化的复杂的场,现场快速预报对于环境匹配的声纳系统有重要意义。文章中利用射线声学模型计算了等声速分布、负梯度声速分布、正梯度声速、及任意声速分布条件下分层浅海海洋环境噪声场的指向性、噪... 海洋环境噪声场是一个随地域、时间变化的复杂的场,现场快速预报对于环境匹配的声纳系统有重要意义。文章中利用射线声学模型计算了等声速分布、负梯度声速分布、正梯度声速、及任意声速分布条件下分层浅海海洋环境噪声场的指向性、噪声强度和相关函数随深度变化的规律。研究表明:分层浅海海洋环境噪声场与海底特性及声速分布有很大关系;利用射线预报方法可以快速预报分层浅海海洋环境噪声场。 展开更多

关键词 海洋噪声 分层浅海 环境噪声 射线声学 等声速分布 负梯度声速分布 正梯度声速

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吊放声呐扩展螺旋阵搜潜效能评估改进方法 被引量：2

12

作者 鞠建波 郁红波 +1 位作者 范赵鹏 杨少伟 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第4期434-439,共6页

针对反潜直升机吊放声呐搜潜效能评估过程中把探测范围等效成半径为定值圆的问题,为了提高效能评估的逼真度,文中以吊放声呐扩展螺旋阵数学模型为基础,建立了吊放声呐探测距离模型。依靠射线声学理论模型,以深海负梯度声速为例,通过BELL... 针对反潜直升机吊放声呐搜潜效能评估过程中把探测范围等效成半径为定值圆的问题,为了提高效能评估的逼真度,文中以吊放声呐扩展螺旋阵数学模型为基础,建立了吊放声呐探测距离模型。依靠射线声学理论模型,以深海负梯度声速为例,通过BELLHOP仿真得出了吊放声呐探测距离随温深曲线变化的关系,发现吊放声呐的探测距离在真实情况下是随着声速梯度的变化而改变的。同时,针对潜艇在逃逸过程中沿直线航行的问题,建立了潜艇规避模型,得出了潜艇规避仿真图。将探测范围等效成半径为定值圆的模型称为第1模型;在第1模型的基础上引入吊放声呐探测距离随温深曲线变化模型,称为第2模型;在第2模型的基础上加入潜艇规避模型,称为第3模型。使用蒙特卡洛方法对3种模型分别仿真5 000次,结果表明,加入射线声学理论探测距离模型和潜艇规避模型后,搜潜效率大大降低。文中方法对提高吊放声呐阵型搜索效能评估逼真度具有一定的军事意义和参考价值。 展开更多

关键词 吊放声呐 扩展螺旋阵 射线声学 BELLHOP 潜艇规避 探测距离

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射线声学法在会聚区调查中的应用研究 被引量：2

13

作者 吴炳昭 崔华义 +1 位作者 于金花 常哲 《海洋技术》 北大核心 2009年第4期52-53,62,共3页

会聚区调查是海洋声传播损失调查的一项重要内容,在调查前大致了解海区中的会聚区分布情况,将给会聚区调查带来极大的便利。针对深海会聚区调查,提出了一种利用射线声学法对会聚区进行预估,从而大大提高了工作效率,降低了调查成本,保证... 会聚区调查是海洋声传播损失调查的一项重要内容,在调查前大致了解海区中的会聚区分布情况,将给会聚区调查带来极大的便利。针对深海会聚区调查,提出了一种利用射线声学法对会聚区进行预估,从而大大提高了工作效率,降低了调查成本,保证了调查数据的质量。 展开更多

关键词 射线声学 会聚区 传播损失

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某水下平台水听器的指向性计算与水池测试 被引量：1

14

作者 赵鹏涛 蒋世军 《声学技术》 CSCD 2013年第S1期293-294,共2页

0引言在水声工程应用中,水听器往往需安装于不同的水下平台,而平台的遮挡、反射、吸收等会影响其指向性开角,是声纳系统设计中不可忽视的重要因素之一。对水听器在平台的不同安装位置、不同频率下的指向性开角进行建模分析,对平台总体... 0引言在水声工程应用中,水听器往往需安装于不同的水下平台,而平台的遮挡、反射、吸收等会影响其指向性开角,是声纳系统设计中不可忽视的重要因素之一。对水听器在平台的不同安装位置、不同频率下的指向性开角进行建模分析,对平台总体设计、声学性能指标的实现等具有重要的参考价值。本文针对一定口径的水下标体平台。 展开更多

关键词 水听器 声纳系统 开角 射线声学 声学性能 障板 水声工程 向性 仿真结果 总体设计

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提取血管特征参数的研究 被引量：1

15

作者 王仁乾 陈亦娟 李迎春 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第6期455-462,共8页

本文应用射线声学方法处理软管（模拟血管）散射声场，讨论了空域和频域中管的逆散射问题。测量了两种橡皮软管在空域和频域中散射场，并重构了管的内、外半径、声速、密度、衰减系数，相对误差小于５％。

关键词 超声波诊断 射线声学 血管 散射声场 逆散射

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有限非均匀空腔障板对换能器指向性的影响 被引量：1

16

作者 尹义龙 李俊宝 +2 位作者 夏金东 邢建新 吕可佳 《应用声学》 CSCD 北大核心 2011年第2期124-130,共7页

声障板可以改善换能器的灵敏度和指向性,是换能器及基阵设计中必不可少的声学结构。本文建立了有限空腔障板和非均匀空腔障板的模型。利用射线声学的理论,研究了以上两种障板对换能器指向性的影响,结果表明障板的边缘和障板的厚度变化... 声障板可以改善换能器的灵敏度和指向性,是换能器及基阵设计中必不可少的声学结构。本文建立了有限空腔障板和非均匀空腔障板的模型。利用射线声学的理论,研究了以上两种障板对换能器指向性的影响,结果表明障板的边缘和障板的厚度变化都会影响换能器的指向性。文章最后给出了部分实验结果,理论结果与实验结果基本相符。 展开更多

关键词 有限空腔障板 换能器 指向性 射线声学

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动力吸振器在声黑洞单元中的放置位置对减振效果的影响 被引量：1

17

作者 贾秀娴 赵剑 +1 位作者 杜宇 于野 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第19期66-70,97,共6页

声黑洞(ABH)效应是通过将板结构厚度按特定规律改变以逐渐降低振动波在板内的传播速度,从而实现将能量聚集于某特定区域的现象;ABH近年来在控制结构振动和噪声方面得到较多的研究。以排列有(2×2)个声黑洞单元的板结构为研究对象,... 声黑洞(ABH)效应是通过将板结构厚度按特定规律改变以逐渐降低振动波在板内的传播速度,从而实现将能量聚集于某特定区域的现象;ABH近年来在控制结构振动和噪声方面得到较多的研究。以排列有(2×2)个声黑洞单元的板结构为研究对象,通过射线声学理论建立了在其等效二维板结构中弯曲波传播的轨迹模型;探讨了不同入射角度下声黑洞结构对弯曲波的聚焦位置;发现当声黑洞单元最小厚度不为0时,其聚焦位置可能不在声黑洞单元的几何中心;对此类声黑洞单元板使用多个动力吸振器(DVA)进行振动控制并采用数值搜索技术对其进行参数优化;在此基础上,研究了动力吸振器的放置位置对减振效果的影响。通过对比发现,参数优化后的动力吸振器在峰值处及其附近宽频带范围内均有非常显著的减振效果。 展开更多

关键词 声黑洞(ABH) 射线声学 动力吸振器(DVA) 振动控制

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远距离声源被动定位新方法研究

18

作者 黄益旺 杨士莪 朴胜春 《声学技术》 CSCD 2004年第z1期41-43,共3页

声源被动定位的重要问题在于如何提高定位精度、定位速度和扩大定位范围.本文基于射线声学模型,利用声线最短传播时间在基元之间的时间延迟和多途时间延迟,提出了最短传播时间延迟定位、细分声场二次定位和多途时延定位及其他们之间相... 声源被动定位的重要问题在于如何提高定位精度、定位速度和扩大定位范围.本文基于射线声学模型,利用声线最短传播时间在基元之间的时间延迟和多途时间延迟,提出了最短传播时间延迟定位、细分声场二次定位和多途时延定位及其他们之间相互结合的定位方法,使得定位精度得到明显提高,定位距离突破传统的匹配定位范围,实现了较高精度的远距离声源定位.理论研究的结果表明,该方法有效地降低了计算量,定位距离达到60 k m,定位距离误差小于3%. 展开更多

关键词 声源定位 射线声学 时间延迟

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光纤传感技术在液位测量中的应用

19

作者 佟向辉 王勇 《炼油与化工》 2007年第3期64-65,共2页

光纤传感技术是20世纪70年代末发展起来的一门新兴技术,光纤既可以作为光传输的介质又可作为传感元件。与传统的电类传感器、磁类传感器、射线声学类传感器相比,具有许多优点。

关键词 光纤传感技术 液位测量 应用 传感器 传感元件 射线声学 光传输

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基于GPU的海底混响信号快速仿真方法研究

20

作者 李利 刘兴华 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第6期128-131,共4页

在计算海底混响信号时,根据混响产生的物理机理,以射线声学为基础,用Lambert散射定律计算海底反向散射强度,采用单元散射模型建立海底混响信号模型。利用GPU相比于CPU具有更高的浮点运算能力和内存带宽的特点,采用GPU进行计算海底混响... 在计算海底混响信号时,根据混响产生的物理机理,以射线声学为基础,用Lambert散射定律计算海底反向散射强度,采用单元散射模型建立海底混响信号模型。利用GPU相比于CPU具有更高的浮点运算能力和内存带宽的特点,采用GPU进行计算海底混响信号。通过对仿真混响信号的处理分析,在散射点较少时,混响信号包络更接近于K分布,而随着散射点的增多,混响信号的包络接近于瑞利分布。符合混响信号的一般统计特性。该方法能快速仿真出混响信号,达到高效的目的,为以后混响信号的实时演示验证提供一条可供选择的途径。 展开更多

关键词 射线声学 混响信号 GPU运算

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