[发明专利]一种参量阵浅剖差频转换性能优化方法

权利要求书

1.一种参量阵浅剖差频转换性能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建三层参量阵浅剖发射声波传播路径模型，三层模型为水层、沉积层和岩石层，沉积层为颗粒物形成的孔隙流体，构建用于检测参量阵浅剖探测性能和估计地面剖面岩层顶部回波水平的探测水平位置方程DL：

DL＝SL-(PG+DL_W·S+AL_W)-TL_W·S-AL_S-RL_S·R-TL_S·W+RVS+RG+SPG；

其中，SL为声波发射源所在水平位置，PG为初始波频率到差频的发生效率，DL_W·S为初始波在水中和沉积层中的扩散损失，AL_W为所述初始波在水中的吸收损失，TL_W·S是所述初始波在水和沉积层边界的传输损耗，TL_S·W是所述回波在沉积层和水边界的传输损耗，AL_S是所述初始波在沉积物中的吸收损失，RL_S·R为沉积物和岩石边界处的反射损失，RVS是声波回波接收水听器的电压灵敏度，RG是所述接收水听器的增益，SPG是所述接收水听器的信号处理增益；其中，将换能器与沉积物表面之间的单向波传播视为非线性，将从沉积物表面反射回所述换能器的波传播视为线性；

S2：构建差频转换性能优化模型，计算低频波辐射频率W_ed：

其中，声波在水中传播的距离为r，在沉积物中传播的距离为d；声波在水中的传播速度为c_R，在沉积物中传播速度为c_S，在岩石中传播速度为c_W；水的密度为ρ_W，沉积物的密度为ρ_S，岩石的密度为ρ_R；声波在沉积物中被吸收的衰减系数为α_S；β为沉积物的孔隙率，e为附着在模型框架上的构件的膨胀率；γ为发射声波传播路径模型的结构因子；ρ_f为所述沉积物中的所述孔隙流体的密度，ρ_S＝βρ_f+(1-β)ρ_g，ρ_g为所述沉积物中的颗粒物的密度；其中，w₁和w₂分别为两个高频的频率，因为两个高频的频率相近，故W为总辐射波频率；

S3：计算低频波转换效率，所述低频波转换效率为所述低频波辐射频率W_ed占总辐射波频率W的比例：

其中，f_d为差频频率；

S4：通过提高高频的功率与声压级，降低比值来提高所述低频波转换效率进行优化提高。

2.根据权利要求1所述的一种参量阵浅剖差频转换性能优化方法，其特征在于，在所述声波发射源距离换能器1m、双向距离扩散损失为-6db/DD的条件下，DL_W·S＝20log2(r+d)，AL_S＝2α_Sd。

3.根据权利要求1所述的一种参量阵浅剖差频转换性能优化方法，其特征在于，在水面和沉积物中往返造成声波的损失为TL_W·S与TL_S·W之和：

TL_W·S+TL_S·W＝-20log2(1+R_W·S)(1-R_W·S)，其中

R_W·S为在水面和沉积物处的反射系数。

4.根据权利要求1所述的一种参量阵浅剖差频转换性能优化方法，其特征在于，RL_S·R＝-20log(R_S·R)，

R_S·R为在沉积物和岩石处的反射系数。