[发明专利]一种浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法

权利要求书

1.一种浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法，基于海洋内波监测系统实现，所述海洋内波监测系统包括一个声源和两个水听器；所述方法包括：

使用两个水听器分别记录孤立子内波一段时间内声强的变化，并通过快速傅里叶变换分别得到两个水听器声强起伏的频谱；

由两个水听器声强起伏的频谱分别计算各自的主导频率；

根据内波波阵面和两个水听器所成角度与各自主导频率的关系函数以及声源和两个水听器的角度关系，求解出内波波阵面与其中一条声传播路径的角度；

由无内波时静态海洋环境的参数计算得到相邻号简正波在距离上的干涉周期，由干涉周期、内波波阵面与其中一条声传播路径的角度以及对应的主导频率，得到孤立子内波的移动速度。

2.根据权利要求1所述的浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法，其特征在于，所述海洋内波监测系统的声源与两个水听器之间的角度α小于45°，声源频率大于等于200Hz。

3.根据权利要求2所述的浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法，其特征在于，所述使用两个水听器分别记录孤立子内波一段时间内声强的变化，并通过快速傅里叶变换分别得到两个水听器声强起伏的频谱；具体包括：

由两个水听器分别记录孤立子内波在T₀＜T＜T₀+ΔT的观测时间内各个时刻的声强I(T)；

通过快速傅里叶变换得到第一水听器声强起伏的频谱G₁(Ω,r₁,z₁)为：

其中，I⁰(r₁,z₁)为第一水听器记录的无内波时的声强，为第一水听器有内波扰动时的平均声强，r₁为第一水听器与声源的距离，z₁为第一水听器的深度；

通过快速傅里叶变换得到第二水听器声强起伏的频谱G₂(Ω,r₂,z₂)为：

其中，I⁰(r₂,z₂)为第二水听器记录的无内波时的声强，为第二水听器有内波扰动时的平均声强，r₂为第二水听器与声源的距离，z₂为第二水听器的深度；

4.根据权利要求3所述的浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法，其特征在于，所述由两个水听器声强起伏的频谱分别计算各自的主导频率；具体包括：

将第一水听器声强起伏的频谱中的倍频值除以所对应的倍数，得到若干个第一水听器主导频率，求取平均值，得到第一水听器的声强主导频率F₁；

将第二水听器声强起伏的频谱中的倍频值除以所对应的倍数，得到若干个第二水听器主导频率，求取平均值，得到第二水听器的声强主导频率F₂。

5.根据权利要求4所述的浅海环境下利用声能量起伏的海洋内波监测方法，其特征在于，所述根据内波波阵面和两个水听器所成角度与各自主导频率的关系函数以及声源和两个水听器的角度关系，求解出内波波阵面与其中一条声传播路径的角度；具体包括：

根据内波波阵面与两个水听器所成角度与主导频率的关系函数：

其中，β₁为内波波阵面与第一水听器的声传播路径所成角度，β₂为内波波阵面与第二水听器的声传播路径所成角度，F₁为第一水听器的声强主导频率，F₂为第二水听器的声强主导频率；

结合监测系统声源和水听器的角度关系：

α+β₂＝β₁

得到β₂为：