[发明专利]一种改进的气枪阵列声场三维空间分布定量评价方法

权利要求书

1.一种改进的气枪阵列声场三维空间分布定量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A、构建范德瓦尔斯气枪阵列子波模型：设计气枪阵列配置；考虑多气泡相互作用，基于范德瓦尔斯气枪子波模型在频率域对每个气枪的近场子波建模；考虑气枪阵列的空间方向性，在频率域中对不同垂向角和方位角的气枪声波建模，并滤波到1/3倍频程频带；

步骤B、构建改进的海洋声传输模型：近似地声参数，构建模拟海域的地声模型，考虑不同位置的气枪脉冲相移和不同容量气枪对传输方向性的影响，对频率域的气枪三维声传输建模，具体包括：

步骤B1、合理近似地声参数，地声参数包括海水层和海底不同地层的厚度、纵波速度、横波速度、密度、纵波衰减系数、横波衰减系数，构建模拟海域的地声模型；

步骤B2、利用声传输模型对不同频率的三维空间气枪声传输进行建模：

声传输模型仅计算来自点状非定向声源的声传输，对于每个水平方位角θ，用声传播模型模拟获得气枪子波在离散的1/3倍频程中心频率的声传输损耗TL(r,z,θ,f_c)，其中f_c是1/3倍频程中心频率，r是水平传输距离，z是接收深度，生成三维与频率相关的声传输模型；

步骤B3、考虑不同位置的气枪脉冲相移和不同容量气枪对声传输方向性的影响，改进声传输模型，模拟获得和气枪子波相同频带范围的三维空间声传输损耗；

考虑不同位置的气枪脉冲相移和不同容量气枪对传输方向性的影响，第k个气枪的声传输：

其中V_k是第k个气枪的容量；

步骤C、将气枪阵列子波模型和改进的海洋声传输模型结合：对指定垂向角，通过将1/3倍频程声传输与1/3倍频程气枪阵列能级相结合来计算气枪阵列宽频带接收声压能级的三维空间数据，具体包括：

对于指定的垂向角针对第k个气枪不同的水平方位角θ，使用不同的来计算RL_k(r,z,θ,f_c)，通过将1/3倍频程声传输与1/3倍频程气枪能级相结合来计算与频率相关的接收声压能级的三维空间数据，得到三维空间任何位置接收的声压能级作为距离、深度、方位角和频率的函数：

对1/3倍频程带接收声压能级水平进行求和，以生成第k个气枪指定垂向角不同水平方位角θ的宽带脉冲接收声压能级水平的三维空间数据；

对于气枪阵列，指定垂向角不同水平方位角θ的宽带脉冲接收声压能级水平的三维空间数据是所有气枪接收声压能级的叠加和；

M是气枪阵列中气枪数量。

2.根据权利要求1所述的改进的气枪阵列声场三维空间分布定量评价方法，其特征在于，所述步骤A中，基于范德瓦尔斯气枪子波模型模拟每个气枪的近场子波信号的原理如下：

对近场子波进行模拟时，考虑不同气枪产生气泡之间的相互作用，这会改变每个气泡的压力场，进而改变阵列方向性，通过在每个气枪子波信号中添加一个与时间相关的干扰项来实现，因此，第k个气枪产生气泡的有效静水压力为：

P_∞是静水压，是所有其他气枪产生气泡的压力作用之和，ΔP_i'k(t)这是由于气泡i'引起的气泡k处静水压力的扰动，气泡压力场的变化会影响焓：

P_kb是不考虑气泡相互作用时第k个气泡压力，ρ是海水密度，设置采样间隔，利用精确的范德瓦尔斯气枪子波模型，模拟第k个气枪1m处接收的近场子波信号：

R_kb是气泡半径，u是气泡速度。