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海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,Ⅰ:海面的影响
1
作者
孙建国
《地球物理学报》
北大核心
2025年第6期2003-2027,共25页
为了能从解析近似的角度研究海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,尤其是海面对自由表面多次波和鬼波的影响,对从1951年到2024年上半年公开发表的海面散射文献进行了整理和筛选.作为这项工作的总结,分别介绍了海面散射研究的简要历史...
为了能从解析近似的角度研究海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,尤其是海面对自由表面多次波和鬼波的影响,对从1951年到2024年上半年公开发表的海面散射文献进行了整理和筛选.作为这项工作的总结,分别介绍了海面散射研究的简要历史、“冻结”海面模型、主要海面散射理论、常用海面散射平均场和平均反射系数公式以及对这些公式的数值和实验验证.此外,还建立了基于Neumann级数和Rytov级数的平均场公式,并给出了不同震源深度所对应的掠入射炮检距.本文得到的主要认识和结论为:(1)海面对反射地震观测数据的影响机制有两种;一种为粗糙面相干反射,由粗糙面平均反射系数刻画;另一种为非相干后向散射,由粗糙面后向散射系数刻画.(2)除了Kirchhoff反射系数以外,其他海面散射理论所给出的平均反射系数均为两项之和,一项为镜像反射系数,另一项为与海面形状有关的高通滤波算子;除微扰反射系数外,高通滤波算子的形式只与Rayleigh参数和海面的功率密度谱有关,与相关长度无关;微扰反射系数中的高通滤波算子与Rayleigh参数和相关长度与波长的比值有关,只能在远大于波长以及远小于波长的条件下得到简单的表达式;当相关长度与波长相当时,必须利用反射系数的积分表达式,从而只能得到数值解;Kirchhoff反射系数为以Rayleigh参数为指数的e指数函数,与海面形状无关.(3)在Rayleigh参数比较小时,除微扰理论外,所有理论给出的陡倾角(反射角小于等于30°)平均反射系数均趋近于Kirchhoff反射系数,与相关长度无关,但是掠入射(入射角接近于90°)反射系数与Kirchhoff反射系数有所不同;当Rayleigh参数趋近于零时,粗糙海面趋近于光滑海面,所有理论给出的陡入射反射系数均趋近于-1,与相干长度无关;这个结论对于掠入射不成立.(4)当相关长度大于波长时,海面陡倾角微扰反射系数只与平均波高有关,所含有的高通滤波算子为关于时间的二阶导数算子;海面缓倾角(反射角大于30°)微扰反射系数与海面形状有关,所含高通滤波算子为关于时间的3/2阶导数算子;当相干长度与波长相当时,高通滤波算子为形式复杂的积分表达式,难以化为简单的滤波算子;当相干长度小于波长时,二阶近似下的高通滤波算子为关于时间的一阶导数和二阶导数的组合,一阶近似下的滤波算子为关于时间的一阶导数.(5)自由表面多次波和检波点鬼波主要为海面上的陡倾角反射;震源鬼波主要为海面上的缓倾角反射;震源-检波点鬼波的震源侧反射一般为缓倾角反射,而检波点侧的海面反射一般为陡倾角反射.(6)在反射地震理论中常用的Kirchhoff近似和射线理论完全可用于预测海面反射场,条件是要选取合适的反射系数和能够进行理论系综平均的海面模型.(7)若利用随机生成的海面进行海面散射数值模拟,则应利用MonteCarlo法进行系综平均.
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关键词
海面散射
平均
场
平均反射系数
自由表面多次波
鬼波
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职称材料
各向异性周期阵列结构吸声材料优化设计
被引量：
1
2
作者
曹雯
安琪
《环境科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S2期269-272,共4页
吸隔声结构的壁面材料通常要具有高吸声及低反射特性。对于一种采用各向异性吸声材料的吸声壁面,通过建立各向异性吸声板声压反射系数方程,以平均声反射系数最小为目标,优化求解了该吸声板的平均声反射系数,研究表明:对该吸声材料,在0～...
吸隔声结构的壁面材料通常要具有高吸声及低反射特性。对于一种采用各向异性吸声材料的吸声壁面,通过建立各向异性吸声板声压反射系数方程,以平均声反射系数最小为目标,优化求解了该吸声板的平均声反射系数,研究表明:对该吸声材料,在0～90°入射范围内平均反射系数最小值为0.283 5;当希望噪声在法向处反射也能最小时,0～90°入射范围内其最小平均声反射系数为0.293;而如果要求在法向处不反射,并使得0～60°上的平均声反射系数最小,在该角度范围内,平均声反射系数最小可达0.022,反射声功率比小于1e-3。相比于各向同性吸声层,各向异性吸声板在吸声应用中可获得更高性能。
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关键词
噪声
吸声
各向异性吸声材料
平均反射系数
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职称材料
题名
海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,Ⅰ:海面的影响
1
作者
孙建国
机构
吉林大学地球探测科学与技术学院
出处
《地球物理学报》
北大核心
2025年第6期2003-2027,共25页
基金
国家重点研发计划(2019YFC0312004)
国家自然科学基金(41974135)资助.
文摘
为了能从解析近似的角度研究海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,尤其是海面对自由表面多次波和鬼波的影响,对从1951年到2024年上半年公开发表的海面散射文献进行了整理和筛选.作为这项工作的总结,分别介绍了海面散射研究的简要历史、“冻结”海面模型、主要海面散射理论、常用海面散射平均场和平均反射系数公式以及对这些公式的数值和实验验证.此外,还建立了基于Neumann级数和Rytov级数的平均场公式,并给出了不同震源深度所对应的掠入射炮检距.本文得到的主要认识和结论为:(1)海面对反射地震观测数据的影响机制有两种;一种为粗糙面相干反射,由粗糙面平均反射系数刻画;另一种为非相干后向散射,由粗糙面后向散射系数刻画.(2)除了Kirchhoff反射系数以外,其他海面散射理论所给出的平均反射系数均为两项之和,一项为镜像反射系数,另一项为与海面形状有关的高通滤波算子;除微扰反射系数外,高通滤波算子的形式只与Rayleigh参数和海面的功率密度谱有关,与相关长度无关;微扰反射系数中的高通滤波算子与Rayleigh参数和相关长度与波长的比值有关,只能在远大于波长以及远小于波长的条件下得到简单的表达式;当相关长度与波长相当时,必须利用反射系数的积分表达式,从而只能得到数值解;Kirchhoff反射系数为以Rayleigh参数为指数的e指数函数,与海面形状无关.(3)在Rayleigh参数比较小时,除微扰理论外,所有理论给出的陡倾角(反射角小于等于30°)平均反射系数均趋近于Kirchhoff反射系数,与相关长度无关,但是掠入射(入射角接近于90°)反射系数与Kirchhoff反射系数有所不同;当Rayleigh参数趋近于零时,粗糙海面趋近于光滑海面,所有理论给出的陡入射反射系数均趋近于-1,与相干长度无关;这个结论对于掠入射不成立.(4)当相关长度大于波长时,海面陡倾角微扰反射系数只与平均波高有关,所含有的高通滤波算子为关于时间的二阶导数算子;海面缓倾角(反射角大于30°)微扰反射系数与海面形状有关,所含高通滤波算子为关于时间的3/2阶导数算子;当相干长度与波长相当时,高通滤波算子为形式复杂的积分表达式,难以化为简单的滤波算子;当相干长度小于波长时,二阶近似下的高通滤波算子为关于时间的一阶导数和二阶导数的组合,一阶近似下的滤波算子为关于时间的一阶导数.(5)自由表面多次波和检波点鬼波主要为海面上的陡倾角反射;震源鬼波主要为海面上的缓倾角反射;震源-检波点鬼波的震源侧反射一般为缓倾角反射,而检波点侧的海面反射一般为陡倾角反射.(6)在反射地震理论中常用的Kirchhoff近似和射线理论完全可用于预测海面反射场,条件是要选取合适的反射系数和能够进行理论系综平均的海面模型.(7)若利用随机生成的海面进行海面散射数值模拟,则应利用MonteCarlo法进行系综平均.
关键词
海面散射
平均
场
平均反射系数
自由表面多次波
鬼波
Keywords
Scattering at the sea surface
Average field
Average reflection coefficient
Surface-related multiples
Ghost
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
各向异性周期阵列结构吸声材料优化设计
被引量：
1
2
作者
曹雯
安琪
机构
武汉市环境保护科学研究院
出处
《环境科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第S2期269-272,共4页
文摘
吸隔声结构的壁面材料通常要具有高吸声及低反射特性。对于一种采用各向异性吸声材料的吸声壁面,通过建立各向异性吸声板声压反射系数方程,以平均声反射系数最小为目标,优化求解了该吸声板的平均声反射系数,研究表明:对该吸声材料,在0～90°入射范围内平均反射系数最小值为0.283 5;当希望噪声在法向处反射也能最小时,0～90°入射范围内其最小平均声反射系数为0.293;而如果要求在法向处不反射,并使得0～60°上的平均声反射系数最小,在该角度范围内,平均声反射系数最小可达0.022,反射声功率比小于1e-3。相比于各向同性吸声层,各向异性吸声板在吸声应用中可获得更高性能。
关键词
噪声
吸声
各向异性吸声材料
平均反射系数
Keywords
environmental noise
sound absorption
anisotropic sound-absorbing materials
the average reflection coefficient
分类号
TU552 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
海洋声学环境对反射地震观测数据的影响,Ⅰ:海面的影响
孙建国
《地球物理学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
各向异性周期阵列结构吸声材料优化设计
曹雯
安琪
《环境科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2017
1
在线阅读
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职称材料
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