海床基水声换能器低频信号传输损耗分析
董鑫

大连测控技术研究所，辽宁大连，116001；

摘要：低频信号在海洋中具有较长的传播距离，是远程水声通信与探测的关键。海床基水声换能器作为水下传感网络的重要节点，其低频信号的传输损耗特性直接影响系统性能。本文针对海床基换能器低频信号传输问题，基于海洋声学理论，分析了影响传输损耗的主要因素，包括几何扩展、海水吸收、海底与海面反射损失及海洋环境参数（如声速剖面、水深、海底底质）的综合作用。通过建立典型浅海与深海声传播模型，结合Bellhop等射线追踪算法进行仿真计算，研究了不同频率、距离、深度及海底类型下的传输损耗变化规律。结果表明，在低频段（100 Hz–1 kHz），传输损耗随距离呈准几何扩展趋势，海水吸收贡献较小，而海底反射特性与声场干涉效应起主导作用；在浅海环境中，多途效应显著，损耗呈现周期性波动。研究结果可为海床基水声通信系统的设计、换能器布放优化及信号处理算法提供理论依据。

关键词：海床基；水声换能器；低频信号；传输损耗；声传播模型；射线追踪

参考文献

[1]吕志超.无人船海床基观测网数据回收水声通信技术研究[D].哈尔滨工程大学,2019.DOI:10.27060/d.cnki.ghbcu.2019.000236.

[2]郝少华.柔性1-3型压电敏感元件及水声换能器的研究[D].北京邮电大学,2025.DOI:10.26969/d.cnki.gbydu.2025.000196.

[3]张嘉乐.水声信号在水下衬砌质量检测中的应用研究[D].华北水利水电大学,2024.DOI:10.27144/d.cnki.ghbsc.2024.000591.

[4]薛玉晖,蒋志迪,俞牡丹.基于I-GWO-LSTM的水声换能器参数预测模型[J].科技通报,2024,40(01):37-43.DOI:10.13774/j.cnki.kjtb.2024.01.006.

[5]赵吉航.宽带高灵敏水声换能器的研究[D].北京信息科技大学,2023.DOI:10.26966/d.cnki.gbjjc.2023.000020.