水下彈性球體在Bessel波束下的共振散射研究.pdf

1、水下目標(biāo)聲散射特性的研究是水聲學(xué)中的一項(xiàng)重要課題,其主要目的是分析水下目標(biāo)在入射波作用下的響應(yīng)特征,從而為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測(cè)、定位和識(shí)別提供理論基礎(chǔ)。目前在這方面的大多數(shù)研究針對(duì)的是入射波為平面波的情況,并且已經(jīng)有比較成熟的理論體系。Bessel波束作為一種近似的無(wú)衍射光束,具有定向性好,傳播距離遠(yuǎn)的特性,其在水聲學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。當(dāng)將Bessel聲波束應(yīng)用于水下目標(biāo)探測(cè)時(shí),波束的相關(guān)參數(shù)將會(huì)對(duì)目標(biāo)的散射特征產(chǎn)生一定影響。Bessel波

2、束作用于簡(jiǎn)單彈性體時(shí)的散射問(wèn)題是一個(gè)嶄新的研究方向,本文致力于發(fā)展此方面的理論。
　　文中針對(duì)水下彈性球和彈性球殼在Bessel波束下的散射,以共振散射理論為基礎(chǔ),從背景散射和彈性共振兩方面通過(guò)與平面波入射時(shí)情況的對(duì)比,分析了其特有的散射特征。本文從平面波散射形態(tài)函數(shù)的PWS公式推導(dǎo)出Bessel波束下各向散射形態(tài)函數(shù)的計(jì)算方法。對(duì)于剛體球在Bessel波束下的散射,通過(guò)幾何分析指出了Bessel波束入射下鏡反射波和Franz波干

3、涉所形成的反向散射形函數(shù)上的峰峰間隔與波束特征參數(shù)β的關(guān)系。對(duì)于彈性球的散射,采用共振散射理論對(duì)每階分波的彈性散射單獨(dú)分析,深入研究了β對(duì)純彈性共振的影響,發(fā)現(xiàn)通過(guò)選取特定的β可以使相應(yīng)階分波的彈性散射貢獻(xiàn)被消除,從而使在反向散射中對(duì)應(yīng)頻率及其附近處的共振得到顯著的抑制。在對(duì)彈性球殼散射的討論中,分別分析了A0和S0模式彈性共振散射的特征,發(fā)現(xiàn)Bessel波束入射時(shí),不僅存在特定β對(duì)某階分波共振的抑制,還存在對(duì)于平面波散射時(shí)中頻增強(qiáng)現(xiàn)象