Читать онлайн «Интерференция звуковых волн в океане»
Автор Орлов Е.Ф.
Е. Ф. Орлов, Г. А. Шаронов
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
ЗВУКОВЫХ ВОЛН
В ОКЕАНЕ
Глава 1
Интерференция звука в слоистом
волноводе
/. /. Поле точечного широкополосного источника в слоистом
волноводе
ассмотрим гидроакустический канал. Пусть p(t,r,z,z,) -
сигнал в точке наблюдения r,z, создаваемый
источником, расположенным в точке o,z,. Для сигнала в точке
приема можно записать, используя формализм теории
фильтров [1]:
g(t,r,z)z1) = p(t,r,z,z,) + e(t) = JfCt-'OhCT. isz. z^dT + eCt),
(1-1)
где f(t) - излучаемый сигнал, hfor. ZjZ,) - отклик среды
на 8 - импульс, e(t) - аддитивная помеха. На спектральном языке
gJco. r. z. Zj) = pjco. r. z, z,) + em(co) = f(|)(co)h(i)(co>r,z,z1) +
(1. 2)
+ e»,
где
g(u(cor,z,z1)= Jg(t,r,z,Zi)exp(-icot)dt,
f
3)
комплексная передаточная функция среды. Изменения параметров передаточной функции среды -
гидроакустического канала - носят закономерный динамический характер в
соответствии с изменениями величин co,r,z и флюктуационный характер,
обусловленный случайными временными изменениями отклика среды в
соответствии с изменениями условий распространения волн в среде с
течением времени. Ниже будут рассматриваться возможности исследования
закономерных динамических зависимостей передаточной функции среды. Для слоистых сред с постоянными во времени параметрами
существующая теория [2] дает необходимые основы для расчета
передаточных функций, т. е. для расчета спектральных характеристик поля
широкополосных сосредоточенных источников. Математическая задача
сводится к решению волнового уравнения, которое в случае, если скорость
звука зависит от одной координаты z и канал однороден по трассе,
можно представить в виде произведения радиальной функции R(r) и
функции, зависящей от поперечной координаты z-Z(z). рт(со,г,г,г;) = 11(ш,г)2(со,г,г;),
где R(r,co) и Z(z, со) удовлетворяют следующим уравнениям:
32Z
AR + ae2R = 0 ^-r + Y^^0-
' dz
Здесь у и ге - вертикальная и горизонтальная проекции волнового
вектора, связанные соотношением
у2+*2 = к2=со2/с2, С1-4)
с - скорость звука в среде. Решение Z(z) представимо в виде суммы
нормальных волн - мод Zm(ym,z), где у (т = 1,2 ... ) - дискретный ряд соб-
ственных значений соответствующего характеристического уравнения. Собственные значения ут определяют согласно (1. 4) дискретный ряд
значений горизонтальной проекции волнового вектора km. Для
сосредоточенного гармонического источника решение на достаточных удалениях
г >> 2л/к можно представить в виде [3]:
N
pm(co,r,z,z, =fm(co)^Am(co,r,z,z1)exp[-i(smr-cot)]>
m=l
где
Am(co,r,z,z,) = -
2nip
/ \l/2
f 2л Л
JpZ^(z)d2
жт(со)г
Zm(z)Zm(zl)eXp
. К
iT-amr
амплитуда моды m в точке приема, ат- коэффициент затухания m-й моды,
fQ(co) - спектральная амплитуда сигнала источника, р - плотность среды,
Zm - собственные функции волновода. Квадрат амплитуды давления поля гармонического
сосредоточенного источника на значительных удалениях будет иметь вид
Ipjco, г, z, z, )|2 = Р(со, г, z, z,) = F(co)H(co, r, z, z,),
где
F(co) = |fm(co)|2,
N N
H(co,r,z,z1) = £A^(co,r,z,z1)+ ^Am(... )An(... )cosaempn(co)r) (1 5)
m=l
£mn((o)=sm(u))-jEn((o) - пространственная частота интерференции мод
номеров тип.
Книгогид использует cookie-файлы для того, чтобы сделать вашу работу с сайтом ещё более комфортной. Если Вы продолжаете пользоваться нашим сайтом, вы соглашаетесь на применение файлов cookie.