浅海声学原理

本书由两名俄罗斯学者和一名美国学者合著，是一部涵盖浅海声学领域最新研究的权威性著作。主要内容包括：浅海海洋学、地质学中的声学特性；介质均匀分层、非均匀、非平稳及随机非均匀等浅海波导中的声传播理论、建模方法及海上试验实例；浅海中的低频海底混响、噪声场特性、建模与试验方法；与现代信号处理技术相结合的海底介质声学参数的多种反演方法，以及匹配场、模滤波、时间反转镜等浅海中的声定位技术。

鲍里斯·卡茨内尔松，出生在俄罗斯的库尔斯克。1972年，他从沃罗涅日州立大学获得物理学学士学位，1976年从沃罗涅什大学获得理论物理学博士学位。之后，他在沃罗涅茨大学的物理系担任高级科学家，之后担任教授。
瓦莱里·佩提尼科夫，出生于俄罗斯莫斯科，毕业于莫斯科国立大学。他获得了俄罗斯科学院物理和数学研究所物理学博士学位。1975年至1979年，在苏联科学院地球物理研究所工作。1998年，他加入俄罗斯科学院(莫斯科)普通物理研究所波浪研究中心，担任同一实验室的负责人。
詹姆斯·林奇，于1972年从史蒂文斯理工学院获得物理学学士学位，1978年获得德克萨斯大学奥斯汀分校物理学博士学位。1978年至1981年，他在德克萨斯大学奥斯汀分校(ARL/UT)的应用研究实验室工作了3年，之后加入了伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的科研人员，目前担任应用海洋物理和工程系的资深科学家，研究的领域是海洋声学和声学海洋学。
程广利，毕业于海军工程大学振动与噪声研究所，现目前在海军工程大学电子工程学院任教，主攻海军水声技术专业。目前已在各大核心期刊发表多篇专业论文。
张亚蕾，现目前在海军工程大学电子工程学院任教，主要研究水下工程。

第1章什么是浅海声学1
1.1浅海与深海的区别1
1.2浅海声学的过去与现状4
1.3浅海声学的未来12
1.4以往研究热点——回顾与更新16
第2章沿岸海洋学、地质学和生物学20
2.1作为声波导的沿海20
2.2海水特性：沿深度分层及季节性变化22
2.3水平分层及其变化：锋面、涡旋、表面声道和风暴潮27
2.4海洋表面动力学：表面波36
2.5海洋中的动力学过程：潮汐和内波38
2.6沿岸内波试验研究48
2.7沿岸地理学和地球物理学57
2.8沉积层的声学特性62
2.9海底粗糙度70
2.10固态及多成分分层海底模型73
2.11沿岸生物的声学特性78
第3章声传播理论基础87
3.1吸收边界分层波导中的点源声场87
3.2Pekeris模型94
3.3扰动理论和WKB法103
3.4射线声场及射线-简正波关系111
3.5浅海局部非均匀波导中的模式耦合121
3.6浅海缓变非均匀波导中的模式耦合126
3.7浅海中的水平折射（三维问题）133
3.8抛物方程147
第4章解释波导传播特性的样例155
4.1常见传播损失实例（含浅海声衰减的简化理论）155
4.2固态、多成分、多孔弹性及分层海底模型的简化描述167
4.3最佳频率172
4.4声场的干涉结构和干涉不变量176
4.5浅海波导中声信号的频散182
4.6波导中声场的平均表征192
第5章随机非均匀浅海中的声场203
5.1不同种类随机非均匀的结构和模型203
5.2用相干和非相干分量描述随机声场207
5.3模间相互作用方程208
5.4声强方程214
5.5扩散方程和平均衰减规律.219
5.6几个例子223
5.7出现本底内波时的声场起伏233
5.8声强起伏的模型与统计特性241
第6章浅海中的低频海底混响250
6.1海底对声波的后向散射250
6.2规则波导中海底混响的模式理论256
6.3低频海底混响的数值仿真261
6.4用扩展阵研究远程混响265
6.5随机非均匀波导中的远程混响271
第7章逆问题279
7.1一般考虑：线性逆问题.279
7.2海底与海水对q1及求逆影响的比较285
7.3广义逆的解及误差，及来自科珀斯·克里斯蒂的例子291
7.4用多种数据类型反演非线性海底特性的范例299
7.5宽带试验以及海底参数与频率的关系305
7.6利用环境噪声源反演海底地声参数314
第8章信号处理.321
8.1数据处理技术的原理321
8.2浅海中的匹配场处理.329
8.3浅海中声场的空间相干性和阵列信号增益340
8.4模滤波349
8.5浅海声场中的时间反转镜364
8.6声学不确定性374
第9章浅海噪声场381
9.1噪声源模型：一般方程381
9.2波导中海面噪声源声场的连续谱和离散谱之间的关系392
9.3海底吸收系数的频率特性对噪声谱的影响396
9.4声场垂直指向性及随机非均匀性的影响399
9.5声速剖面对噪声强度垂直分布的影响410
第10章浅海声学设备和试验考虑事项416
10.1用于大尺度声学监测的频段416
10.2低频声源418
10.3声接收阵及大陆架上的大范围声学观测试验设计432
第11章未来443
11.1简介443
11.2物理海洋学443
11.3海底声学特性447
11.4声传播理论和建模的新方向449
11.5与随机效应有关的物理现象450
11.6反演问题451
11.7信号处理453
11.8海洋学、声学设备和调查方法的最近和未来进展455
附录A波与信号458
A.1解析信号和波458
A.2表面波464
A.3内波472
A.4声波482
附录B点源声场的模式分解（格林函数）488
附录C模式耦合方程496
附录D经验正交函数501
附录E波导中的局部非均匀散射：整体描述507
附录F半空间中的平面波反射514
参考文献518