doi:
УДК: 534.2

ЭХО-СИГНАЛ ОТ СФЕРИЧЕСКОГО РАССЕИВАТЕЛЯ, НАХОДЯЩЕГОСЯ ВБЛИЗИ ГАЗОНАСЫЩЕННОГО ДНА

Григорьева Н. С., Сафронов К. С., Лукьянов В. Д.
Язык статьи: русский

Аннотация

Исследованы особенности рассеяния высокочастотного 70-90 кГц звука на сферическом акустически жестком рассеивателе, помещенном в однородное водное полупространство вблизи границы раздела вода/дно. Дно акватории предлагается жидкой однородной газосодержащей средой. Сравниваются случаи, когда скорость в дне больше и меньше, чем в воде (жесткое и мягкое дно). Радиус рассеивателя 0.3-0.5 м. Расстояние между источником/приемником и рассеивателем 500-1000 м. Для вычисления коэффициентов рассеяния сферы используются асимптотические формулы, полученные с помощью метода перевала. Использование асимптотических выражений для коэффициентов рассеяния сферы позволяет существенно сократить число слагаемых в формуле для функции формы эхо-сигнала. Это позволяет существенно ускорить вычисление эхо-сигнала. Показано, что функции формы в обоих случаях (жесткого и мягкого дна) представляют собой осциллирующие кривые, период осцилляции которых уменьшается с ростом расстояния от центра сферы до границы раздела. Эти осцилляции связаны с интерференцией зеркального отражения и волн, отражённых от дна. Отличие функций формы друг от друга в случаях жесткого и мягкого дна незначительно. Ключевые слова: рассеяние акустических волн, эхо-сигнал, сферический рассеиватель, приближение однократного рассеяния, метод перевала, газонасыщенное дно

Список литературы

1. Hackman R.H., Sammelmann G.S. Multiple-scattering analysis for a target in an oceanic waveguide, J. Acoust. Soc. Am. 1988. V. 84. № 5. P. 1813-1825.
2. Jensen F.B., Zampolli M., Tesei A. Benchmark problems for acoustic scattering from elastic objects in the free field and near the seafloor, J. Acoust. Soc. Am. 2009. V. 125. № 1. P. 89-98.
3. Григорьева Н.С., Фридман Г.М. Рассеяние звука сферической упругой оболочкой, помещенной в волновод с жидким дном // Акуст. журн. 2013. Т. 59. № 4. С. 424-432.
4. Williams K.L., Kargl S.G., Thorsos E.I., Burnett D.S., Lopes J.L., Zampolli M., Marston P.L. Acoustic scattering from a solid aluminum cylinder in contact with a sand sediment: Measure-ments, modeling, and interpretation, J. Acoust. Soc. Am. 2010. V. 127. № 6. P. 3356-3371.
5. Zampolli M., Tesei A., Canepa G., Godin O.A. Computing the far field scattered or radiated by objects inside layered fluid media using approximate Green’s functions, J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 123. P. 4051-4058.
6. Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г. Затухание звука в мелководных акваториях с газонасыщенным дном // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 1. С. 90-100.
7. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 343 с.
8. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т. 1. М.: Наука, 1973. 294 с.
9. Sessarego J.-P., Cristini P., Grigorieva N.S., Fridman G.M. Acoustic scattering by an elastic spherical shell near the seabed, J. Comp. Acoust. 2012. V. 20. № 3. Р. 1250006.1-19.
10. Kargl S.G., Marston P.L. Ray synthesis of Lamb wave contributions to the total scattering cross section for an elastic spherical shell, J. Acoust. Soc. Am. 1990. V. 88. № 3. Р. 1103-1113.
11. Fawcett J.A., Fox W.L.J., Maguer A. Modeling of scattering by objects on the seabed, J. Acoust. Soc. Am. 1988. V. 104. № 6. P. 3296-3304.
12. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т. 2. Пер. с англ. М.: Наука, 1973. 296 с.
13. Шендеров Е. Л. Излучение и рассеяние волн. Л.: Судостроение, 1989. 302 с.
14. Fawcett J. A. Complex image approximation to the half-space acousto-elastic Green’s func-tion, J. Acoust. Soc. Am. 2000. V. 108. № 6. Р. 2791-2795.
15. Fawcett J. A., Lim R. Evaluation of the integrals of target/seabed scattering using the method of complex images, J. Acoust. Soc. Am. 2003. V. 114. № 3. Р. 1406-1415.
16. Григорьева Н.С., Куприянов М.С., Михайлова Д.А., Островский Д.Б. Рассеяние звуковых волн на сферическом рассеивателе, находящемся вблизи ледовой поверхности // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 1. С. 10-23.
17. Lim R., Lopes J.L., Hackman R.H., Todoro D.B. Scattering by objects buried in underwa-ter sediments: Theory and experiments, J. Acoust. Soc. Am. 1993. V. 93. № 4. Pt. 1. P. 1762-1783.