BELLHOP海洋声场计算教程与Fortran/Matlab/Python实现

BELLHOP手册是一份详尽的教学讲义，由Michael Porter于2011年1月31日发布，专注于海洋声场计算。该讲义主要介绍了一个名为BELLHOP的工具，它采用了一种基于几何和物理扩展规律的简单算法进行波束追踪，旨在帮助用户快速理解和掌握基本操作。 BELLHOP的核心功能是处理声波在海洋中的传播，支持多种输入参数。输入数据包括高斯或草帽形状的波束，以及声速剖面、海面测高、海底测深和声源指向性信息。这些数据可以根据距离变化，允许用户输入自定义的海底反射系数和声速变化情况。为了更好地理解这些输入，BELLHOP提供了绘图程序，如plotssp、plotbty和plotbrc，用于可视化输入文件。 输出方面，BELLHOP可以生成丰富的结果，例如传播损失、本征声线、到达声线和接收时间序列。用户可以通过设置不同的选项来定制输出，例如追踪声线并使用plotray绘制，或者计算传播损失并用plotshd、plottlr和plottld呈现二维表面图和深度/距离切片。对于需要分析时间序列的场景，可以选择“到达”计算，使用plotarr绘制通道的脉冲响应序列，并通过卷积求和得到声源或接收器的时间序列。 此外，BELLHOP支持多种计算机语言，包括Fortran、Matlab和Python，可在Mac、Windows和Linux等平台上运行。其使用过程涉及多个步骤，如创建环境文件，设置选项，以及配合特定的命令行指令，如Matlab中的plotssp函数，来进行声速剖面的绘制。 通过这份讲义，用户不仅能了解BELLHOP的基本原理和操作流程，还能掌握如何运用它进行实际的海洋声学模拟，这对于从事相关领域的研究和工程实践具有很高的实用价值。