10. 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.