水声学作为声学的一门分支,主要研究声波在水中传播、辐射、散射和接收的规律,用以解决与水下目标探测和信息传输过程相关的各种声学问题。对声波的散射特性进行研究是为了发现和总结声波在水中传播时所遵循的规律及相应的机理。常见的水下散射体如潜艇、鱼雷、水雷、礁石的几何形状各不相同,但总得来说,它们或者接近于球形、或者接近于柱形,所以为了数学处理上的方便,通常将它们近似看作球体或圆柱体。这种近似处理,往往使数学运算大大简化,而得到的结果也适用于实际的散射体,因而本文研究了水下非定常三维典型弹性体如球体、球壳、圆柱体、圆柱壳的散射特性。本文首先回顾了水声学的发展历史,并简单介绍了水下典型弹性体反向散射问题的国内外理论研究概况和数值方法。在计算水下弹性壳体的远场声散射时,一般采用射线方法,这种方法比较适用于较高的频率。本文根据PWS(partial wave series)回波公式计算了球体、球壳、圆柱体和圆柱壳的形函数。比较这些形函数发现,球壳在中频范围内有明显的增强现象,称之为中频增强现象,而其它几种弹性体没有出现类似的情况。研究发现中频增强现象主要是由拉姆波中的亚音速反对称a0 ?波引起。本文利用修正射线理论分别计算了不同厚度球壳s0 ,a 0 ? ,a 0 +波的频散曲线,并根据频散曲线估算出不同厚度球壳a0 ?波的回波贡献最大时的无量纲频率x p和与之相应的无量纲延迟因子ΔT 0l,分析这些数值发现,球壳的厚径比h/a、无量纲延迟因子ΔT 0l都与最大增强时的频率x p近似成线形关系,并根据这一属性,导出了两个线形公式用来估算薄球壳的半径和厚度。同时也提出了一个利用高频短时正弦波的回波估算a0 ?波的频率wm p和与之对应的延迟时间Δt 0ml的简单方法。利用该方法可以较准确的估算水下薄球壳半径和厚度值,具有一定的工程应用价值。