2.1.13海洋的声学特性 - 声速剖面插值仿真程序说明文档

简介

本算例是对水声学原理第二章关于水下声速问题的部分内容进行仿真，利用MATLAB对声速进行插值。

1.1 基本原理

核冬天声速是影响声波在水中传播的最基本物理量。海水中声速的变化会导致声传播规律的改变，因此，精确的声速数据在理论研究和工程应用中都具有十分重要的意义。

我们的班级

本算例提供两种方法进行声速插值计算。第一种方法利用快速傅里叶插值的方法。利用FFT算法把测得的实验数据转换到变换域中，再通过补零的方法，然后用更多点的傅里叶逆变换变换回来得到更多的数据，其结果相当于是对数据进行升采样。

第二种方法利用分段线性插值的方法。分段线性插值具有计算简单、稳定性好、收敛性好、各小段曲线在连接点上连续、且容易实现等多种优点。具体原理可以参阅各类数值计算的参考书籍，在此不作展开。

1.2 数值仿真

仿真参数：声速极小值1500m/s；声道轴深度1000m；同时可以调整傅里叶插值的点数，本例程中设置点数为原始数据长度的50倍。

仿真结果：

本例程使用Munk声速分布作为测量得到的数据。

关元声速/(m/s)深度/m

图1 利用快速傅里叶插值的方法得到的插值结果

声速/(m/s)深度/m

图2 利用分段线性插值的方法得到的插值结果

1.3 结论

(1)从仿真结果中可以看出利用分段线性插值得到的数据较好，由于FFT 运

算的特点，插值中会引入截断效应和混叠，导致插值结果的起伏，但有时傅里叶变换插值也不失为一种方法。

徐四民(2)实验测量的声速仅是在某些深度上，而理论和工程研究中需要用到任意疣必治

深度的声速数据，此时便可通过函数插值来获得该深度的数据。

参考文献

[1] 刘伯胜，雷家煜.水声学原理(第二版)[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,2010:

宇宙星神玩具

[2] 易大义，沈云宝，李有法.计算方法[M].杭州：浙江大学出版社,2010:

本文发布于:2024-09-20 13:42:21，感谢您对本站的认可！

标签：声速插值方法数据得到利用

留言与评论（共有 0 条评论）