Bellhop 绘制传播损失

Gnep@97

发布于 2023-08-10 10:39:06

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发布于 2023-08-10 10:39:06

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前言

上文我们讲述了 Bellhop 的使用以及使用 bellhop 绘制了声速剖面、声线轨迹及本证声线，本文我们绘制传播损失。

一、相干传播损失（TL）基本算例

设定运行类型 RunType＝“C”，我们就可以计算传播损失了。“C” 代表相干声压计算。对指定的接收器网格计算声压场 p， 20 lg(|p|) 就是传播损失（单位：dB）。我们还可以设定多个声源深度，这种情况下， BELLHOP 对每个深度的声源依次进行计算。现在，频率（此处为 50Hz）是非常重要的参数，因为干涉图案与波长直接相关。同时，频率还影响衰减。

波束数目 NBeams 通常设置为 0，以便 BELLHOP 自动选择适当的值。随着频率增加和到接收机的距离增大，波束数目需随之增大。为理解这一点，我们可以想象自由空间中的点源。当远离声源时，波束扇面进行扩展。同时，在某给定点处的声场基本上是由相邻波束插值得到。为了插值精确，就需要相邻波束的波阵面足够接近。

1、环境文件

MunkB_Coh.env

'Munk profile, coherent'	! TITLE
50.0				! FREQ (Hz)
1				! NMEDIA
'SVW'				! SSPOPT (Analytic or C-linear interpolation)
51  0.0  5000.0			! DEPTH of bottom (m)
    0.0  1548.52  /
  200.0  1530.29  /
  250.0  1526.69  /
  400.0  1517.78  /
  600.0  1509.49  /
  800.0  1504.30  /
 1000.0  1501.38  /
 1200.0  1500.14  /
 1400.0  1500.12  /
 1600.0  1501.02  /
 1800.0  1502.57  /
 2000.0  1504.62  /
 2200.0  1507.02  /
 2400.0  1509.69  /
 2600.0  1512.55  /
 2800.0  1515.56  /
 3000.0  1518.67  /
 3200.0  1521.85  /
 3400.0  1525.10  /
 3600.0  1528.38  /
 3800.0  1531.70  /
 4000.0  1535.04  /
 4200.0  1538.39  /
 4400.0  1541.76  /
 4600.0  1545.14  /
 4800.0  1548.52  /
 5000.0  1551.91  /
'A' 0.0
 5000.0  1600.00 0.0 1.8 0.8 /
1			! NSD
1000.0 /		! SD(1:NSD) (m)
501			! NRD
0.0 5000.0 /		! RD(1:NRD) (m)
1001			! NR
0.0  100.0 /		! R(1:NR ) (km)
'CG'	  		! 'R/C/I/S'
0			! NBEAMS
-20.3 20.3 /	        ! ALPHA1, 2 (degrees)
50.0  5500.0  101.0	! STEP (m), ZBOX (m), RBOX (km)

2、绘制相干传播损失

Matlab 命令：

global units
units = 'km'
bellhop MunkB_Coh
figure 
plotshd MunkB_Coh.shd

我这里出现了这样的报错： STOP Fatal Error: Check the print file for details

解决办法： ①、先运行 runtests.m 文件，会出现如下的一个弹窗，选择更改文件夹

②、再次输入上面的 Matlab 指令

当然，我们也可以采用多面板来绘图：

plotshd( 'MunkB_Coh0.shd', 2, 2, 1 )

这里的“2, 2, 1”是告诉 Matlab 我们要使用 2x2 多面板绘图中的第一个面板。

下面两个 TL 图分别是由声学工具箱中的 KRAKEN 和 SCOOTER 模型计算出的参考解。Matlab 代码如下：

bellhop( 'MunkB_Coh' )
bellhop( 'MunkB_gb' )
kraken(  'MunkK' )
scooter( 'MunkS' )

if ( exist( 'MunkB_Coh.shd', 'file' ) )
    plotshd( 'MunkB_Coh.shd', 2, 2, 1 )
    caxisrev( [ 50 100 ] )
end

if ( exist( 'MunkB_gb.shd', 'file' ) )
    plotshd( 'MunkB_gb.shd', 2, 2, 2 )
    caxisrev( [ 50 100 ] )
end

if ( exist( 'MunkK.shd.mat', 'file' ) )
    plotshd( 'MunkK.shd.mat', 2, 2, 3 )
    caxisrev( [ 50 100 ] )
end

if ( exist( 'MunkS.shd.mat', 'file' ) )
    plotshd( 'MunkS.shd.mat', 2, 2, 4 )
    caxisrev( [ 50 100 ] )
end

从上到下，从左到右分别为采用几何光束、高斯波束、KRAKEN 简正波和 SCOOTER 波数积分等得到的 Munk 声速剖面的传播损失

二、相干、半相干和非相干传播损失（TL）

如前所述，Runtype=“C” 就执行一次所谓的 “相干” TL 计算。简单地将该选项第一个字母改为 “S” 或 “I”，我们就分别执行 “半相干” 和 “非相干” TL 计算。

对于这每一个选项，我们还可利用第二个字母来选择采用（几何或高斯）波束类型。

Matlab 代码如下：

global units
units = 'km';

% tests of incoherent, semi-coherent options

bellhop( 'MunkB_Coh' )
plotshd( 'MunkB_Coh.shd', 3, 2, 1 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

bellhop( 'MunkB_Coh_gb' )
plotshd( 'MunkB_Coh_gb.shd', 3, 2, 2 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

bellhop( 'MunkB_Semi' )
plotshd( 'MunkB_Semi.shd', 3, 2, 3 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

bellhop( 'MunkB_Semi_gb' )
plotshd( 'MunkB_Semi_gb.shd', 3, 2, 4 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

bellhop( 'MunkB_Inc' )
plotshd( 'MunkB_Inc.shd', 3, 2, 5 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

bellhop( 'MunkB_Inc_gb' )
plotshd( 'MunkB_Inc_gb.shd', 3, 2, 6 )
caxisrev( [ 50 100 ] )

结果如下：