大深度矢量水听器用于深海声传播测量的实验研究.pdf

### 大深度矢量水听器用于深海声传播测量的实验研究 #### 研究背景及意义 随着海洋装备研究与海洋资源开发的需求日益增长，深海声传播问题的研究逐渐成为水声学领域的一个重要方向。相比于传统的标量水听器，矢量水听器能够同时接收声场的标量和矢量信息，提供了更丰富的声场数据，有助于提高水声系统性能，特别是在目标识别和定位方面具有显著优势。 #### 研究内容概述 该研究主要关注于大深度矢量水听器的设计与应用，以及其在深海声传播测量中的有效性验证。哈尔滨工程大学团队设计并制造了一种适用于深海环境的大深度矢量水听器，并于2014年夏季在特定的深海水域进行了远距离声传播实验。实验期间，将大深度矢量水听器部署在3146米的深度，成功收集到了包括多个会聚区和影区在内的数百公里范围内的声标量场和声矢量场数据。 #### 实验数据分析 通过对收集到的数据进行处理分析，研究人员计算出了各个通道的传播损失曲线，并与基于Range-Dependent Acoustic Model (RAM)模型计算得到的理论预报结果进行了对比。结果显示，RAM模型能够有效地预测深海远距离声标量场和声矢量场的变化情况，进一步证实了该模型在深海声传播预测方面的准确性。 #### 深海声传播研究历史回顾 自20世纪60年代以来，众多学者和研究机构对深海声传播进行了广泛的理论研究和现场实验。例如，Pedersen等人基于射线声学理论计算了深海声压传播损失，并与实测结果进行了比较；Buck等人在北极圈海域进行了声传播测量实验，分析了传播损失与频率、传播距离等因素之间的关系；Northrop等人在加利福尼亚海域首次观察到了斜坡增强效应；Guthrie等人在大西洋进行了长达2800公里的远程声传播实验，发现了会聚区位置受声波频率影响的现象；Boyles等人比较了实测传播损失与PE模型预报结果；Jacyna等人探讨了移动声源对深海声传播的影响；Beilis等人研究了声速剖面随距离变化对会聚区位置的影响等。 #### 结论与展望 本研究不仅验证了大深度矢量水听器在深海声传播测量中的有效性和可靠性，还进一步证实了RAM模型在预测深海声传播特性方面的准确性。这些成果对于深入理解深海声传播机制、优化水声通信与导航系统设计等方面具有重要意义。未来的研究可以考虑探索矢量水听器在不同海洋环境下的性能表现，以及如何利用矢量信息改进现有声学模型和算法。