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浅海波导中目标声散射特性研究

韩春盈  
【摘要】:浅海,作为水下活动中具有重要战略地位的区域,日益受到人们的关注。本文主要是对浅海波导中目标声散射问题进行研究。 在理论分析中,采用了F.Ingenito简正波展开法和N.C.Makris波数积分法,给出了浅海波导中目标散射场的简正波展开解和波数积分解的推导过程,并对两种求解方法进行了比较,发现了两者间的许多相似性和内在统一性。 在数值计算中,首先对目标散射场的简正波展开解和波数积分解分别实现了数值计算。对简正波展开解的数值计算得到了较满意的结果;在对波数积分解数值计算时,采用了FFP技术,同时探讨了目标散射场波数积分解积分核函数随水平波数的变化特点,为今后改进目标散射场波数积分解数值计算方法,采用非等间隔的波数采样法,提供了依据。 最后,利用简正波展开解对各种浅海波导条件下的目标散射场进行了系统计算,展开了对浅海波导中目标散射特性的探讨。讨论了绝对硬和绝对软两种球状目标,在理想波导情况、不同波导厚度情况,以及不同海底介质特性、不同海水介质特性,不同海水声速分布特性等各种情况下的目标散射特性。通过分析发现:浅海波导中目标散射场具有明显的相干特性;相干距离起点随着波导厚度的增大而增远;在r-φ水平平面上,目标散射场随距离强弱相间;在r-z垂直平面上,目标散射场形成了明显的相干波束;当声速为均匀等声速剖面时,目标散射场在波导中呈现出较好的对称性;当声速剖面为负梯度分布时,目标散射场在波导中形成的波束有向下弯曲的明显特征;当声速剖面为正梯度分布时,目标散射场在波导中形成的波束呈现向上弯曲的特征。


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