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与常规的大掠射角探测物体相比,小掠射角探测有明显优势。其一,在同样水深的情况下,小掠射角探测可以显著增大探测距离,这对于危险物品的探测很有意义,它意味着我们可以得到较大的安全距离;其二,对于海底非掩埋物体的探测来讲,小掠射角探测可以明显降低海底背向散射,凸显目标信号,因为,对于裸露目标,其背向反射并不是小掠射角反射,这个小掠射角只是针对海底的;其三,对于海底全淹埋物的探测,小掠射角探测一方面降低了海底散射,但另一方面,它也降低了目标回波,这里有一个相对的概念,如果海底散射的降低是主体的话,那么小掠射角探测可能要比大掠射角探测效果更好,当然,这还有待于进一步证实,这也是目前研究的重点和难点。
小掠射角探测看上去挺诱人,但是存在很多问题。第一,理论上不完备,目前还没有哪个模型能够很好的解释小掠射角折射和反射;第二,对于全淹埋物的探测问题,小掠射角探测是一个小信号检测和分析的问题,很复杂。
本文的工作是对小掠射角折射的问题进行理论分析,给出仿真,同时针对部分内容进行实验,实验的部分主要是针对窄波束效应,测量小掠射角下的折射声场,实际中只测了一个小掠射角的折射场随深度和频率的变化。仿真的参数来自实际实验参数。从而可以看出理论与实验的符合程度。关于创新,在JASA和国内的一些文章中,实验没见别人做过;理论上,Biot的粗糙界面散射模型也没见过,这相当于放宽了模型的前提条件,使模型的假定条件与实际条件更加一致;指向性球面波束分解成平面波没见过,这个也是出于与实际情况符合的考虑;使理论前提与实际情况相符合,其好处是显然的,既是对理论的扩充,也便于实际应用。