小掠射角下切變波對海底反射損失的影響

摘要：本文通過建立海水——海底模型，研究了遠距離接收艦船信號時（小掠射角）切變波對海底聲反射損失的影響。結果表明，切變波速越高，反射損失越大。

關鍵詞：海底 切變波 反射損失

中圖分類號: P731.21 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(c)-0000-00

0 引言

淺海環境下，由于聲波與海底的頻繁接觸，很大一部分聲能透射進海底，從而使海底成為聲傳播的主要途徑。由于固體既能傳播壓縮波，又能傳播切變波。顯然，如果忽視了切變波的存在，將給海底聲反射損失的計算帶來誤差。

1 建立模型

建立海水——海底聲學模型，如圖1所示，

Fig. 1 The water——seabed model

上層為海水，下層為海底。海水中聲速為，海水密度為，海底壓縮波聲速為，切變波聲速為，海底密度為。

2 仿真計算

由于高聲速海底（海水聲速低于海底聲速）在淺海大陸架中是比較常見的，下面考慮三種不同類型的高聲速海底：淤泥、砂、泥-砂，底質參數如表1所示。其中為壓縮波衰減系數，為切變波衰減系數。

考慮到遠距離接收信號的重要意義，計算掠射角為1o時的反射損失如圖2所示，反映了反射損失隨變化的情況。

對于固定的，反射損失隨海底剛性的增加（壓縮波速增大）而增加；反射損失隨的增加急劇增大，高值時反射損失主要歸因于高速切變波。比值影響淺海聲傳播，當比值很大時，即切變波速增大，反射損失明顯變大。事實上，一般海底都是被一層或多層沉積層覆蓋，沉積層的切變波速度比較小，由于較高頻率的聲場受海底表層沉積層影響，切變波對聲場的影響可以忽略。但是低頻聲場受海底深層影響，海底切變波聲速隨著深度增加而增加，當切變波速度很大時，不得不考慮切波對低頻聲場的影響。

參考文獻

[1] Paul J Vidmar．The effect of sediment rigidity on bottomreflection loss in a typical deep sea sediment[J]．JASA，1980，68(2)：634-638．

[2] 盧博，李趕先，黃韶健．用聲學三參數判定海底損失[J]．聲學技術，2007，26(1)：6-14．

[3] 張翼鵬，張大海．彈性海底邊界的聲導納公式及對快速場模型的改進[J]．聲學技術，2006，25(6)：595-601．

[4] 李整林，王耀俊，馬力，等．海底沉積物參數對淺海中低頻聲傳播的影響[J]．聲學學報，2000，25(3)：242-247．