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 和 .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:
甲
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。 |
乙
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。
丙
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 |
丁
可选参数,如果描述声音的 Thope Volume 衰减,要设置为“T”
戊
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 /