Bellhop中的env文件配置

本文详细介绍了水声仿真工具Bellhop的env文件配置,包括标题、上端属性、声速曲线、底部半空间属性、收发设置、输出描述和其他设置等关键部分。env文件用于设定声场的基础参数,影响仿真结果如声线到达时间、传播损失等。文中还讨论了单发单收和单发多收的不同配置,并提供了env文件的示例。

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Bellhop

Bellhop,是一种水声工具箱,可以进行水下声学仿真,通过env文件设置环境参数,可得到与之对应的声线信息、多途等仿真,本博文并不着重介绍Bellhop的使用经验,主要介绍env文件的设置。使用东泰山版本即可,他的介绍已经很详细了,同时还有Acoustics Toolbox官方及时更新的版本。


env文件说明

env文件是Bellhop仿真中最先要解决的文件编辑,包含了对声场中基础参数的设计。env文件通过Bellhop工具仿真后会输出多个文件,我个人主要应用 .arr文件.shd文件

以下为Bellhop输出的三个文件说明:

.arr文件:描述声线到达的时间序列;
.shd文件:描述声线的传播损失;
.ray文件:描述声线和本征声线。

先看一个典型的env文件大致包含了什么:

标题等

'kenvintest'                      ! TITLE                               标题
6000.0                            ! FREQ(Hz)                            声波频率
1                                 ! NMEDIA                              介质分层数 传播介质个数为 1

上端属性

选择模式说明:

主要描述了 Bellhop 为了计算声速以及沿着声线相关的其他参数而采用的一些插值方法,下面是为声速剖面进行插值。

选项 说 明
C C-线性插值
N N2-线性插值(n 是折射率)
S 三次样条插值
Q 2D SSP 四边形插值(只用于 BELLHOP,从文件中读取 .ssp 文件。)
H 3D SSP 六面体插值(只用于 BELLHOP3D,从文件中读取 SSP)
A 解析值 用户必须修改 ANALYT.FOR 中的解析公式,然后再编译和链接。

主要描述海水表面的类型

选项 说 明
V 表面真空
R 表面完全刚性的硬物
A 声学半空间
F 从一个*.brc 文件读入反射系数
S 用于“软层(Soft-boss)”Twersky 散射
H 用于“硬层(Hard-boss)”Twersky 散射
T 只用于“软层(Soft-boss)”Twersky 散射的幅度
I 只用于“硬层(Hard-boss)”Twersky 散射的幅度

其中在描述为“A”的声学半空间中,SURFACE-LINE 格式如下:

z-surface cp-surface cs-surface density-surface AP-surface AS-surface
深度 纵波声速 横波声速 表面密度 纵波吸收系数 横波吸收系数

如果不选’A’,Bellhop 只用到前两个参数(每行要以“/” 结尾,其余参数用默认的),后面的参数是其他模型使用的。

描述底部的衰减所用的单位。

选项 说 明
F (dB/m)kHz, F 指与频率相关
L 衰减单位对应于参数损失 损失参量(又称损失切线)
M dB/m,M 指每米
N Nepers/m
Q 品质因子
W dB/λ, W 指波长

可选参数,如果描述声音的 Thope Volume 衰减,要设置为“T”

可选参数,用.ati 文件来描述海面边界形状要设置为’*’,如可以描述为高斯波浪等所需的海面形状。
根据以上选择模式为CVMT

'CVMT'                            ! SSPOPT								模式1
0 0.0 28.0 
! 分别对应:NMESH内部离散化使用的网格点数。
!SIGMA--界面 RMS 粗糙度。BELLHOP 和 SPARC 忽略此值。
!DEPTH_of_BOTTOM (m)--介质底端的深度(m)

声速曲线

0.0 1528.6 /
1.0 1528.5 /
2.0 1528 /
3.0 1527 /
4.0 1526.5 /
5.0 1526 /
6.0 1526 /
7.0 1525.8 /
8.0 1524 /
9.0 1517 /
10.0 1505 /
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