【分　 类】 基础科学
【关 键 词】 散射函数；平面波；边界条件；水声探测
【来 　源】 互联网
【收　 录】 中文学术期刊网

正文：

    如果取俯仰角为（），向下传播为正，入射和散射波矢量之间的方向余弦为：

                     ………… (17b)
对于图1所示的散射问题，，。注意到关系式，可以知道计算结果并没有受到角度取值参考变化的影响。
    至此，对于更一般的方向入射的平面波，可以将上述刚性球目标散射函数重新写成：
 
               ………… (18)
注意求和下标替换为。其中：
                                       ………… (19)
它对应入射波和散射波方向之间的夹角余弦，而和对应接收和声源的方向参数。对于软球目标，上述散射函数为：
                                    ………… (20)

3 数值计算及分析

图3是利用(14)式计算得到的不同取值下的刚性球体目标散射函数，其中0度对应前向散射方向，180度对应反向散射方向，幅度为（dB），对应散射声波强度。

a：ka=3

b：ka=5
图3 不同下刚性球目标散射函数比较图
Fig.3 The  comparison with a varied  
从图中可以看出，散射声波强度的空间分布不均匀，在不同方向，强度差别很大，具有明显的方向特性。在不同下，球目标的散射强度随散射角的分布也呈现不同的特点。这是因为当改变时，(9)式中的计算值改变，即各阶散射波分量的振幅和各阶波的能量分配随而变，因此散射波的方向特性也随之而变。由图可见，当较小(低频入射)时，目标球前向散射比较均匀，而后向散射则极不均匀且散射强度较弱(图3a)，这是由于低频声波对小尺度目标存在绕射；当增大（入射波频率增高）时，后向散射逐渐增强且趋于均匀，而前向散射则具有明显的方向性，集中在0度方向的一个主瓣上(图3b)。目标散射函数的空间分布特性可以为水声设备的设计和战术使用提供理论依据。
图4和图5分别是利用(18)和(20)式计算得到的刚性和软性球体的目标散射函数，相当于声源从右边水平照射到目标，而接收也位于同一水平平面，只是方位角度不同，0度对应反向散射方向，180度对应前向散射方向，幅度为（dB），其中。

图4 刚性球体的平面波散射函数角度分布
Fig.4 The  Distribution with a varied azimuth angle (rigid sphere)

图5 软性球体的平面波散射函数角度分布
Fig.5 The  Distribution with a varied azimuth angle (soft sphere)
从图中可以看出，在相同的下，刚性球体和软性球体的散射函数呈现不同的方向特性。两者的后向散射强度相当，但软球较钢球的后向散射要均匀（0°～90°）；而对于前向散射（90°～180°），两者差别较大，钢球的散射强度在120度附近存在一个明显的谷点，而软球的散射强度随角度变化基本上呈递增关系，且在160°～180°时，其散射强度较钢球要高。由此可见，在相同的入射条件下，不同性状的散射目标具有不同散射特性，这可以为目标识别提供依据。

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