Модель объемной реверберации

Интенсивность объемной реверберации в изотропной среде может быть определена в соответствии со следующим выражением /1, 4/

, (39)

где - интенсивность звука по оси характеристики направленности антенны на расстоянии 1 м от антенны;

- коэффициент обратного рассеяния, равный отношению интенсивности обратного рассеяния, создаваемого единичным объемом на расстоянии 1 м от него, к интенсивности падающей звуковой волны;

- импульсный объем, создающий реверберацию в текущий момент времени;

- дистанция до центра импульсного объема .

Используя известную зависимость интенсивности звуковой энергии от эффективного значения акустического давления, для квадрата эффективного значения акустического давления, создаваемого объемной реверберацией можно записать следующее выражение

. (40)

При работе ГБО на мелководье водную среду нельзя рассматривать как изотропную, так как при взаимодействии ветра с водной поверхностью происходит ее насыщение воздушными пузырьками, концентрация которых уменьшается с глубиной. Вследствие этого величина параметра не является постоянной величиной и зависит от глубины, на которой находится рассеивающий объем. Объемную реверберацию в этом случае следует рассматривать как реверберацию от приповерхностного слоя. Модель подобного вида реверберации, учитывающая различный вклад отдельных частей импульсного объема, представлена в работе /1/.

Если воспользоваться приведенными в работе /1/ соотношениями, то, с учетом значительной ширины ХН антенны ГБО в вертикальной плоскости, для квадрата эффективного значения акустического давления, создаваемого объемной реверберацией от приповерхностного слоя, можно записать следующее выражение

, (41)

где - количество сечений импульсного объема по глубине;

- значение коэффициента обратного рассеяния на -ом горизонте;

- площадь вертикального сечения участка импульсного объема на -ом горизонте, аппроксимированного в виде прямоугольного параллелепипеда;

- угол в вертикальной плоскости между осью ХН антенны ГБО и направлением на центр -го участка импульсного объема;

- радиус дуги, проходящей через центры участков импульсных объемов.

Значение параметра в линейных единицах для подстановки в формулу (41) может быть рассчитано по следующей формуле /1/

, (42)

где - значение параметра на глубине 1 м для заданной скорости ветра, дБ;

- крутизна спадания параметра по глубине для заданной скорости ветра, дБ/м;

- глубина центра участка импульсного объема, м.

Значения параметров и в зависимости от моделируемой скорости ветра можно определить по приведенным в работе /1/ графикам (см. рисунок 4).

Рисунок 4

Площадь сечения прямоугольного параллелепипеда может быть определена следующим образом

, (43)

где - высота параллелепипеда;

- ширина параллелепипеда в плоскости касательной к волновому фронту.

При разбиении импульсного объема на равные по высоте участки высоты всех параллелепипедов равны и, следовательно, параметр является константой и может быть вынесен за знак суммы.

Ширина параллелепипеда зависит от дистанции до реверберирующего объема и ширины ХН антенны в горизонтальной плоскости и может быть определена из следующего выражения

, (44)

где - ширина ХН антенны на уровне минус 3 дБ.

Используя выражения (43) и (44) и вынося постоянные члены за знак суммы, выражение (41) можно записать в следующем виде

. (45)

П р и м е ч а н и е. При расчете результирующего сигнала на выходе антенны в соответствии с выражением (6) член в выражении (45) следует исключить.