影响海底沉积物声学特性的环境因素研究

海底沉积物作为海洋的下界面，对其声学性质的深入研究具有重要的自然科学和海底军事学意义，对其环境因素的影响性研究是海底沉积物声学物理性质研究的一个重要内容，温度和压力变化等是沉积物声波传播重要影响因素之一，使得声波的传播速度、衰减和频率特征发生改变。我们针对以下2个科学问题作为本项申请项目主要内容进行分析研究：1．海底声学参数的海区平面分布特点和时空分布规律；2. 海底沉积物声学参数与环境因子在海洋声场中响应机制，通过分析进一步阐明其相关关系。通过本项目科学内容的研究实践，把海底沉积物声学物理、海底沉积学、水文学等整合成能精确描述和定义南海重点海域海底声学物理背景的新理论。

海底沉积物作为海洋的下界面，对其声学性质的深入研究具有重要的自然科学和海底军事学意义。. 综合分析研究了南海深海区海底沉积物264个站位的声学物理参数和相应站位的 温、盐、深数据。重点研究了南海中北部的典型海域的108个站位的数据，分析研究了海底沉积物声速受海底沉积物密度变化比和体积模量变化比的影响规律。研究结果表明声速与体积模量变化比和密度变化比有关，密度变化比由复合参数描述，为完整描述物理性质和力学与海底沉积物纵波声速速度的关系，不能缺少描述体积模量变化比的物理参数。 . 用小波时频分析技术对海底沉积物声学响应特征进行了深入研究，对所取得海底沉积物声速与物理参数进行了数据分析和处理，取得进展。基于小波变换独特的时-频局部化特征，阐明了小波变换信号奇异性检测原理。研究了小波变换检测声回波起跳点可行性及优越性，通过大量的实测例子证明了这种检测方法的有效性：通过小波奇异性检测确定的起跳点先于人工判断的起跳点，两者的误差为12~10个采样周期。 研究了小波降噪技术，通过小波降噪，提高了测试信号的信噪比。定量研究了沉积物声学响应信号的4个时频特征参数，应用人工神经网络技术，建立了具有较强海底沉积物分类预报能力的模型。应用多参数主元分析技术，基于南海南部大陆架和大陆坡数据，进行了海底沉积物声速预报多参数建模研究，研究表明，该模型的预测精度高于传统的回归模型。. 实验研究表明，南海中北部海底沉积物声衰减系数是能够表征沉积物类型的。实验结果显示，声衰减系数不但随着温度的变化而变化，而且变化比较大，这说明沉积物声衰减的变化在温度变化下是非线性的，这一点从温变衰减系数的测量中可以看到变化的过程，温度变化时沉积物的声衰减处于非线性增大趋势。