2010年水下物体前向声散射模型实验：信号强度与声场影响

本文档深入探讨了"水下物体的前向声散射建模与实验观测"这一主题，发表于2010年7月的《哈尔滨工程大学学报》第31卷第7期。作者雷波、马远良和杨坤德来自西北工业大学声学工程研究所，他们针对水下通信环境中物体对声波前向散射现象的研究具有重要意义。 研究的主要目的是建立一种水下物体前向声散射的计算模型，通过虚源方法来模拟这种现象。虚源模型在消声水池中的实验验证了理论预测的有效性，结果显示物体的前向散射信号强度明显高于后向散射，这在通信系统设计中可能影响信号传播的特性。实验数据表明，对于柱形壳体的前向散射目标强度，实际测量值与理论计算存在约3分贝的偏差，这显示了模型在一定程度上的准确性和实用价值。 进一步的湖上实验验证了模型在动态场景下的应用，即使用周期性LFM（线性调频）连续波信号可以清晰地观察到物体前向散射对接收声场产生的影响。这种结果对于理解声纳探测、水下通信以及海洋环境中的目标识别等技术具有实际意义，因为物体的前向散射特性能提供有关其位置、形状和材质的重要线索。 本文的研究不仅提供了理论计算框架，还通过实验数据展示了如何有效地在实际环境中检测和分析水下物体的前向散射行为，对于优化水下通信系统的性能和提高环境感知能力具有重要的工程实践价值。关键词包括“虚源”、“前向散射”、“目标强度”以及“声场变化”，这些术语都围绕着核心研究问题展开。