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参量阵声源由于具有低频、高指向性、几乎无旁瓣以及易于获取宽带的特点被广泛应用于声学探测。参量阵是累积阵,其完全形成需要一定的传播距离。对于参量阵在传播时还未完全形成,其二级声源的生成因遇到声阻抗异常而受到影响的情况称为参量阵被截断,而所得到的参量阵声源称为截断参量阵。 在参量阵的实际使用中,由于目标位置的不确定或者实际探测的需要,参量阵被截断的情况还是很频繁的。目前对于参量阵的研究主要还是集中在完全形成的参量阵,而关于截断参量阵的研究很少。针对这种情况,本文提出了了解和掌握截断参量阵反射声场规律特性的研究目标。围绕这个目标,本文进行了一系列的研究工作,主要包括: 1.研究描述参量阵声场的数理模型,寻找适用于本文分析的模型。通过对比Westervelt方程和KZK方程的适用范围,本文最终选择KZK方程用于问题的分析。 2.研究和应用KZK方程的三维数值计算方法,并提出引入了卷积完全匹配吸收层(CPML)处理计算过程中人工边界引入的边界反射。然后通过KZK方程的数值计算掌握参量阵阵长以及波束宽度特性,为分析反射声场规律提供分类划分依据,也为分析截断参量阵反射声场指向性变化提供依据。 3.通过将作用到边界上的入射声束进行处理后的结果视为反射声源,把反射声源视为反射场的初始声源进行数值计算,得到了截断参量阵反射声场的数值计算方法。 4.进行了截断参量阵反射声场的水池测量。实验测量了在不同入射角,不同截断距离的情况下反射声场的指向性以及轴上声能量的分布情况。对实验测量结果以及数值计算结果进行分析比较,总结出截断参量阵反射声场的指向性和轴上声场分布规律。