水声学原理2.1.13海洋的声学特性-声速剖面插值仿真程序说明文档.pdf

声速剖面插值 简介 本算例是对水声学原理第二章关于水下声速问题的部分内容进行仿真，利用 MATLAB 对声速进行插值。 1.1 基本原理 声速是影响声波在水中传播的最基本物理量。海水中声速的变化会导致声传 播规律的改变，因此，精确的声速数据在理论研究和工程应用中都具有十分重要 的意义。 本算例提供两种方法进行声速插值计算。第一种方法利用快速傅里叶插值的 方法。利用 FFT 算法把测得的实验数据转换到变换域中，再通过补零的方法， 然后用更多点的傅里叶逆变换变换回来得到更多的数据，其结果相当于是对数据 进行升采样。 第二种方法利用分段线性插值的方法。分段线性插值具有计算简单、稳定性 好、收敛性好、各小段曲线在连接点上连续、且容易实现等多种优点。具体原理 可以参阅各类数值计算的参考书籍，在此不作展开。 1.2 数值仿真 仿真参数：声速极小值1500m/s；声道轴深度1000m；同时可以调整傅里叶 插值的点数，本例程中设置点数为原始数据长度的50 倍。 仿真结果： 本例程使用Munk 声速分布作为测量得到的数据。 快速傅里叶插值 0 原始数据 插值结果 500 1000 1500 m / 度 2000 深 2500 3000 3500 4000 1495 1500 1505 1510 1515 1520 声速/(m/s) 图1 利用快速傅里叶插值的方法得到的插值结果 分段线性插值 0 原始数据 插值结果 500 1000 1500 m / 度 2