[发明专利]一种基于声衍射相移的深海会聚区位置计算方法、设备和介质

说明书

本发明提出一种基于声衍射相移的深海会聚区位置计算方法、设备和介质。本发明在MRT基础上，利用数值方法，在声线反转点引入额外的函数相移，利用函数相移得到声线在反转点额外的水平位移，从而使深海波导中的声线与简正波能在低频条件下通过WKB方法建立准确的等效关系。在此把MRT中反转点靠近波导界面时引起的反射相移与反转点处引入的函数相移统称为声衍射相移。研究发现只有同时考虑这两种声衍射相移后才能准确修正深海波导中声线的跨距、传播时延与群速度，在此基础上本发明提出了一种适合在低频条件下计算深海会聚区位置的方法，最后通过研究完整深海声道中不同类型会聚区在低频时的位置，揭示了低频时会聚区的形成机理。

技术领域

本发明属于深海会聚区的位置计算技术领域，特别是涉及一种基于声衍射相移的深海会聚区位置计算方法、设备和介质。

背景技术

声波经过声线反转点产生的相移是高频条件下的理想近似，低频时在声线反转点还应该考虑一个函数相移，而声线反转点靠近波导界面时又会产生反射相移，这两种相移伴随着声衍射现象产生，频率越低相移越明显，本发明称之为声衍射相移。为了能在低频时准确计算深海会聚区的位置，用声衍射相移修正了经典射线理论在计算声线跨距、传播时延与群速度时的误差，并用简正波理论验证了修正结果的有效性，在此基础上提出了一种适用于低频条件下计算深海会聚区位置的方法，该方法考虑了声衍射相移的影响，物理意义清晰，计算简便准确。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于声衍射相移的深海会聚区位置计算方法、设备和介质。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于声衍射相移的深海会聚区位置计算方法，在MRT基础上，利用数值方法，在声线反转点引入额外的函数相移，利用函数相移得到声线在反转点额外的水平位移，从而使深海波导中的声线与简正波能在低频条件下通过WKB方法建立准确的等效关系；

记c₀为声源处声速，θ₀为声线出射掠射角：

上反转点到声源与接收器的水平距离以及声线跨距分别为：

其中，a，b分别为上，下反转点深度；

在完整深海声道中，按照声线类型的不同把会聚区分为RR型会聚区与RSR型会聚区；根据会聚区相对于声道轴的位置，分为上会聚区与下会聚区；根据会聚区的形成机理分为焦散线会聚区与反转点会聚区；根据上反转点到声源与接收器的水平距离以及声线跨距总结出了四类RR型折射声线：

r₁＝jL+L₀-L_z (11a)

r₂＝jL-L₀+L_z (11b)

r₃＝jL-L₀-L_z (11c)

r₄＝jL+L₀+L_z (11d)

式中j表示声线走过的跨距个数；

若上述四类声线在距离r*处满足：

则声线发生交会，声能在此处聚焦，形成一个焦散点，二维平面中相邻焦散点连成焦散线；