混浊海水声吸收与温度_盐度_压强关系_刘永伟VIP免费

第31卷第2期声学技术Vol.31,No.22012年04月TechnicalAcousticsApr.,2012混浊海水声吸收与温度、盐度、压强关系刘永伟，李琪，商德江，肖妍(哈尔滨工程大学水声技术实验室，哈尔滨150001)摘要：混浊海水的声吸收和声散射特性对水声探测设备工作性能的影响较大。通过经验公式仿真分析了温度、盐度和压强对低频段、低悬浮泥沙颗粒浓度混浊海水声吸收的影响。结果表明：温度和盐度对混浊海水声吸收的影响较大，而压强对混浊海水声吸收的影响可以忽略。构建并研制了一套混浊海水声吸收特性测量系统，实验研究了温度对混浊海水声吸收的影响，声吸收系数随温度的变化规律与仿真结果吻合较好。此研究成果可对混浊海水中的声传播建模、声纳探测系统设计及声纳性能的评估等提供一定参考。关键词：混浊海水；声吸收；温度；盐度；压强中图分类号：TB566文献标识码：A文章编号：1000-3630(2012)-02-0156-06DOI编码：10.3969/j.issn1000-3630.2012.02.008Thecorrelationofsoundabsorptioninturbidseawaterwithtemperature,salinityandpressureLIUYong-wei1,LIQi,SHANGDe-jiang,XIAOYan(AcousticScienceandTechnologyLaboratory,HarbinEngineeringUniversity,Haerbin150001,China)Abstract:Thepropertiesofsoundabsorptionandsoundscatteringinturbidseawaterhavesignificanteffectontheworkingperformanceofunderwateracousticdetectionequipment.Theeffectsoftemperature,salinityandpressureonsoundabsorptioninturbidseawaterforlowfrequencyandlowsuspendedsedimentparticleconcentrationareanalyzedbyempiricalformulasimulation.Theresultsdemonstratethatthetemperatureandsalinityhavemuchsignificanteffectonsoundabsorptioninturbidseawatertheeffectofpressuremaybeneglected.Thesystemformeasuringsoundab-sorptioninturbidseawaterhasbeenbuiltup.Theeffectoftemperatureonsoundabsorptioninturbidseawaterisinves-tigated,andthelawthatthecoefficientofsoundabsorptionchangeswithtemperaturecoincideswellwiththatfromsimulation.Itisconcludedthattheresultsareusefulformodelingsoundpropagation,designingsonarsystemandes-timatingsonarperformanceinturbidseawater.Keywords:turbidseawater;soundabsorption;temperature;salinity;pressure0引言由于水土流失及江河携带大量泥沙注入等原因，近岸海域的海水中往往悬浮有大量的泥沙颗粒，使得海水透明度很低，这样的海水也称为混浊海水，例如亚马逊河南大西洋海域、长江口以东海域、波斯湾等。海洋界曾对此类海水中悬浮泥沙颗粒的沉积和输运过程开展过研究，而对其声吸收和声散射特性的研究相对较少。国内外声学界开展过混浊海水声吸收特性的研究(高频下悬浮颗粒物引起的声衰减[1-4]、悬浮颗粒物海水声吸收的规律[5]、声学混浊判据[6]等)，而针对低频段、低悬浮泥沙颗收稿日期:2011-04-11;修回日期:2011-08-01基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金（HEUCF100506）作者简介:刘永伟(1981－),男,山东临朐人,讲师,博士,研究方向为水介质参数的测量等。通讯作者:刘永伟,E-mail:liuyongwei3000@hrbeu.edu.cn粒浓度混浊海水的声吸收特性实验研究相对较少。由于混浊水海域一般地处浅海，其声学环境是复杂多变的。混浊海水的温度不仅随着季节变化，也随着地域不同而变化。盐度的变化则更剧烈：在江河入海口，海水盐度为0‰；而离岸几百米处，盐度可达35‰。纯净海水(不含泥沙颗粒)的声吸收特性是随着温度、盐度和压强(由水深引起的海水压力变化)的变化而变化的，并且可通过一系列公式进行仿真计算。纯水的声速、密度、粘滞率是随着温度、盐度、压强变化的，海水中悬浮有泥沙颗粒(浓度一般小于1g/L)，并不影响海水的声速、密度、粘滞率等。所以，混浊海水的声速、密度、粘滞率依旧是随着温度、盐度和压强的变化而变化的。因此，如果能选取合适的声吸收计算公式就可以仿真分析温度、盐度和压强对低频段(60kHz以下)、低悬沙浓度(小于1g/L)混浊海水声吸收特性的影响。这对研究混浊水海域的声传播特性、沉底及悬浮目标第2期刘永伟等：...