Analysis of Low-frequency Reverberation Inshallow Water

천해에서의 저주파 잔향음 분석

  • 박길선 (해군해양전술정보단) ;
  • 나정열 (한양대학교 지구해양과학과 해양음향연구실) ;
  • 최지웅 (한양대학교 지구해양과학과 해양음향연구실) ;
  • 오선택 (한양대학교 지구해양과학과 해양음향연구실) ;
  • 박정수 (국방과학연구소)
  • Published : 2001.05.01

Abstract

In October 1997, low-frequency reverberation was measured at an experimental site off the west coast of the Jeju island using the explosive charge, Signals Underwater Sound (SUS). Received signals were separated into the noise, the reflection, and the scattering region, and then were analyzed for the spectral and statistical characteristics of each region. In the analysis of the spectrum we verified that each region had a unique frequency band and statistical characteristics as well. The results of this analysis showed that the real and imaginary portions were shown to be both normal distributions in each frequency bin. The reverberation envelope had a Rayleigh distribution and the phase had a uniform distribution.

수중 폭발성 음원(SUS: Signals underwater sound)을 이용한 천해 저주파 잔향음 실험을 97년 제주 해역에서 실시하였다. 고유음선 정보에 경계면 반사손실을 보정하여 유효 고유음선을 구하였다. 이것을 기준으로 측정된 신호를 시간영역에서 잡음, 반사, 산란 영역으로 구분하고 각 영역에 대해서 스펙트럼 분석을 실시하였으며 각 영역이 갖는 확률적 특성을 분석하였다. 실험해역은 안정된 해저 형태를 갖는 천해였으므로 산란 신호는 일정한 크기를 갖고 지속적으로 수신되었다. 스펙트럼 분석을 통하여 각 영역별 분포하는 주파수 대역을 확인하였다. 또한 구분된 각 영역에 대해 확률 특성을 분석한 결과 주파수영역의 실수부와 허수부는 각각 정규 분포를 보였으며 그것의 진폭(envelope)은 레일리 분포를 나타냈다. 또한 산란신호의 위상은 유니폼 분포 특성을 나타내어 잔향음의 확률 분포 특성을 잘 반영하고 있었다.

Keywords

References

  1. Principles of Underwater Sound(3rd ed.) R. J. Urick
  2. J. Acoust. Soc. Am. v.92 no.2 High-frequency bottom backscattering: Roughness versus sediment volume scattering D. R. Jackson;K. B. Briggs
  3. J. Acoust. Soc. Am. v.33 Bottom reverberation for 530 and 1030 cps sound in deep water K. V. Mackenzie
  4. J. Acoust. Soc. Am. v.86 The validity of the perturbation approximation for rough surface scattering using a Gaussian roughness spectrum E. I. Thorsos;D. R. Jackson
  5. J. Acoust. Soc. Am. v.83 The validity of the Kirchhoff approximation for rough surface scattering using a Gaussian roughness spectrum E. I. Thorsos
  6. Soc. Phys. Acoust. v.8 The scattering of sound at a rough surface with two types of irregularity B. F. Kuryanov
  7. J. Acoust. Soc. Am. v.73 An examination of the composite roughness scattering model S. T. MaDaniel;A. D. Gorman
  8. J. Acoust. Soc. Am. v.79 Application of the composite roughness model to high-frequency bottom backscattering D. R. Jankson;D. P. Winebrenner;A. Ishimaru
  9. IEEE J. OCEAN Eng. 240-kHz bistatic bottom scattering measurements in shallow-water J. W. Choi;J. Na;W. Seong
  10. Ocean Reverberation Low-frequency surface and bottom scattering strengths measured using SUS charges P. M. Ogden;F. T. Erskine;D. Ellis(ed.);J. Preston(ed.);H. Urban(eds.)
  11. J. Acoust. Soc. Am. v.96 Surface and volume scattering measurements using broadband explosive charges in the Critical Sea Test 7 Experiment P. M. Ogden;F. T. Erskine
  12. Master's thesis Shallow water reverberation measurement and prediction C. E. Muggleworth
  13. Ocean Acoustical Ray-Tracing Software RAY, Tech, Rep. WHOI-93-10 J. B. Bowin;J. L. Spiesberger;T. F. Duda;L. F. Freitag
  14. Sonar Signal Processing R. O. Nielson
  15. Fundamentals of Acoustical Oceanography H. Medwin;C. S. Clay
  16. J. Acoust. Soc. Am. v.48 Reverberation-derived scattering strength of the shallow sea bed R. J. Urick
  17. wave propagation and scattering in random media A. Ishimaru
  18. Characteristics of sea reverberation V. V. OlShevskii