用于海底参数测量的声管系统设计

摘要

随着海洋事业的发展，海底资源开发、海底混响计算、掩埋物探测等等，海底声学参数的准确测量已经变得越来越重要。
　　 本文旨在通过仿真计算完成用于海底参数原位测量的声管系统设计。首先在阐述声波在硬壁圆管中传播理论的基础上，介绍了目前用于声学材料参数的测量的几种常用方法--脉冲管法、驻波比法以及传递函数法，并且对几种方法的测量误差进行了分析。然后结合这些测量方法的特点，利用有限元软件ANSYS仿真计算声管法用于水中测量的可行性，进而利用ANSYS软件对影响声管内部声场的因素进行了仿真计算，如声管的管壁厚度，试样与管壁之间的倾斜角度、水听器的布放位置以及试样表面的不平整性等因素。通过仿真计算，得出了这些因素变化时对测量试样反射系数的影响。
　　 根据ANSYS仿真计算的结果结合传递函数法的特点，设计出了适用于水中海底参数测量的声管，并根据实际要求加工制作附属零部件，构成了用于实验测量的声管系统。最后利用制作的声管系统进行沙层反射系数的测量实验，对沙层倾斜不同角度的情况进行了测量，对实验误差进行了分析。通过实验可以得出，该方法对于反射系数模值的测量较为准确，而反射系数相角的测量存在一定的误差。