Study of the relationship between dispersion distortions of impulsive signals and acoustic properties of the shallow sea bottom

Для установления связи между дисперсионными искажениями сигналов и акустическими характеристиками дна мелкого моря применяется метод свертки сигнала с импульсной характеристикой волновода. Методом нормальных волн вычисляется акустическое поле в широкой полосе частот. Затем осуществляется обратное преобразование Фурье акустического поля и восстанавливается импульсная характеристика волновода. Реплика сигнала далее вычисляется как свертка импульсной характеристики и сигнала. Преимущества такого подхода следующие. Свертка циклична – нет ограничений на длительность сигнала. Может быть использована не только вычисленная, но и экспериментально определенная импульсная характеристика. По усмотрению исследователя поля отдельных мод можно исключать, добавлять шум в частотной либо временной области, имитировать движение источника, воздействие ветрового волнения. Ограничение – условия однородности волновода вдоль трассы. Рассматривается ряд примеров, в которых изучается возможность определения акустических свойств дна, изучаются дисперсионные искажения сигналов, возникающие в волноводе со слоем скачка скорости звука на профиле скорости звука. Изучается изменение дисперсионных искажений в зависимости от частоты сигнала, глубины приемника, расстояния между излучателем и приемником. To establish a connection between the dispersion distortions of signals and the acoustic properties of the shallow sea bottom, the method of convolution of the signal with the impulse response of the waveguide is used. The method of normal modes calculates the acoustic field in a wide frequency band. Then the inverse Fourier transform of the acoustic field is performed and the impulse response of the waveguide is restored. The signal replica is then calculated as a convolution of the impulse response and the signal. The advantages of this approach are as follows. Convolution is cyclical – there are no restrictions on the duration of the signal. Not only calculated, but also experimentally determined impulse response can be used. At the discretion of the researcher, the fields of individual modes can be excluded, add noise in the frequency or time domain, simulate the movement of the source, the impact of wind waves. Restriction - conditions for uniformity of the waveguide along the distance. A number of examples are considered, in which the possibility of determining the acoustic properties of the bottom is studied, as well as dispersion distortions of signals that occur in a waveguide with a sound velocity jump layer on the sound velocity profile. The variation of dispersion distortions is studied depending on the signal frequency, receiver depth, and distance between the emitter and receiver.