Распределение интенсивности звукового поля в глубоком море в фазовом пространстве “глубина–угол–время”


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрен переход от традиционного представления волнового поля в вертикальном сечении подводного звукового канала в виде функции глубины и времени к распределению данного поля в 3D фазовом пространстве “глубина–угол–время”. Для этой цели используется развитый в квантовой теории метод когерентных состояний. Смысл предложенного перехода заключается в том, что распределение интенсивности поля в указанном фазовом пространстве менее чувствительно к флуктуациям скорости звука, чем в исходном 2D пространстве “глубина–время”. Это обстоятельство может быть использовано при решении обратных задач. В качестве примера рассмотрена реконструкция координат источника в волноводе по данным измерений распределения интенсивности поля этого источника в фазовом пространстве.

Об авторах

А. Л. Вировлянский

Институт прикладной физики Российской Академии наук

Email: viro@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

А. Ю. Казарова

Институт прикладной физики Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: viro@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

Список литературы

  1. Бреховских Л.М., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. М.: Наука, 2007. 370 с.
  2. Etter P.C. Underwater acoustic modality and simulation. Boca Raton: CRC Press, 2018. 638 p.
  3. Munk W., Wunsch C. Ocean acoustic tomography: A scheme for large scale monitoring // Deep-Sea Res. 1979. V. 26. P. 123–161.
  4. ATOC Consortium. Ocean climate change: Comparison of acoustic tomography, satellite altimetry, and modeling // Science. 1998. V. 281. P. 1327–1332.
  5. Чупров С.Д. Интерференционная структура звукового поля в слоистом океане // Акустика океана. Современное состояние. М.: Наука, 1982. С. 71–82.
  6. Орлов Е.Ф., Шаронов Г.А. Интерференция звуковых волн в океане. Владивосток: Дальнаука, 1998. 196 с.
  7. Harrison C.H. The relation between the waveguide invariant, multipath impulse response, and ray cycles // J. Acoust. Soc. Am. 2011. V. 129. № 5. P. 2863–2877.
  8. Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Пересёлков С.А. Спектрограмма и локализация источника звука в мелком море // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 4. С. 406–418.
  9. Virovlyansky A.L. Stable components of sound fields in the ocean // J. Acoust. Soc. Am. 2017. V. 141. № 2. P. 1180–1189.
  10. Virovlyansky A.L., Kazarova A.Yu., Lyubavin L.Ya. Matched field processing in phase space // J. Ocean Eng. 2020. V. 45. № 4. P. 1583–1593.
  11. Glauber R.J. Quantum Theory of Optical Coherence. Selected Papers and Lectures. Weinheim: Wiley-VCH, 2007. 639 p.
  12. Klauder J.R., Sudarshan E.C.G. Fundamentals of quantum optics. N.Y.: W.A. Benjamin, 1968. 304 p.
  13. Schleich W.P. Quantum Optics in Phase Space. Berlin: Wiley-VCH, 2001. 685 p.
  14. Артельный П.В., Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Коротин П.И., Любавин Л.Я., Стуленков А.В. Наблюдение устойчивых компонент звуковых полей в Ладожском озере // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 2. С. 174–185.
  15. Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю. Устойчивые компоненты звукового поля на апертуре антенны в условиях многолучевого распространения // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 2. С. 190–203.
  16. Flatte S.M., Dashen R., Munk W.M., Watson K.M., Zachariasen F. Sound transmission through a fluctuating ocean. London: Cambridge U.P., 1979.
  17. Colosi J.A. Sound propagation through the stochastic ocean. N.Y.: Cambridge University Press, 2016. 420 p.
  18. Virovlyansky A.L., Makarova Yu.M. On spatial structure of the wave field in a vertical section of a deep water acoustic waveguide // EPL. 2018. V. 123:54004. P. 54404-p1–54404-p6.
  19. Jensen F.B., Kuperman W.A., Porter M.B., Schmidt H. Computational Ocean Acoustics. N.Y.: Springer, 2011.
  20. Makarov D., Prants S., Virovlyansky A., Zaslavsky G. Ray and wave chaos in ocean acoustics. New Jersey: Word Scientific, 2010. 389 p.
  21. Alonso M.A. Rays and waves. In Phase-space optics. Eds. Testorf M., Hennely B., and Ojeda-Castaneda J. N.Y.: McGraw-Hill, 2010. Chapter 8. P. 237–277.
  22. Goldstein H., Poole C.P., Safko J.L. Classical mechanics. San Francisco: Addison-Wesley, 2000. 647 p.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. М.: Наука, 752 с.
  24. Сударшан Э., Клаудер Дж. Основы квантовой оптики. М.: Мир, 1970. 430 с.
  25. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М.: Наука, 1973. 208 с.
  26. Virovlyansky A.L. On general properties of ray arrival sequences in oceanic acoustic waveguides // J. Acoust. Soc. Am. 1995. V. 97. P. 3180–3183.

© А.Л. Вировлянский, А.Ю. Казарова, 2023