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1、期末总结,总复习,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,2,主要内容主动声纳方程及其各参数的概念、物理意义被动声纳方程及其各参数的概念、物理意义主被动声纳方程的工程应用,第一章 声纳方程,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,3,主动声纳方程 SL-2TL+TS-（NL-DI）=DT SL-2TL+TS-RL=DT,第一章 声纳方程,声源级,传播损失,目标强度,海洋环境噪声级,等效平面波混响级,接收指向性指数,检测阈,College of Underwater Acoustic En
2、gineering HEU,4,第一章 声纳方程,两个主动声纳方程的区别SL-2TL+TS-（NL-DI）=DTSL-2TL+TS-RL=DT噪声掩蔽级I，RrRn噪声掩蔽级II，RnRr,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,5,第一章 声纳方程,被动声纳方程SL-TL-（NL-DI）=DTSL噪声源无TS背景干扰为环境噪声和舰船自噪声声纳方程的应用基本应用声纳设备性能预报声纳设备设计,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,6,第二章 海洋的声学特性,主要内容海水中声速的典型结构声
3、传播衰减海底反向散射强度海底声反射损失海底三参数模型“镜像法”声场计算,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,7,第二章 海洋的声学特性,海水中声速的典型结构深海声道声速分布表面声道声速分布反声道声速分布浅海常见声速分布声传播衰减导致衰减的原因几何扩展吸收散射,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,8,第二章 海洋的声学特性,声传播损失常见声波的扩展损失平面波，TL=0柱面波，TL=10logR球面波，TL=20logR吸收损失切变粘滞热传导驰豫传播损失一般公式 TL=n*10log
4、R+,吸收散射,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,9,第二章 海洋的声学特性,海底反向散射强度与入射角的关系与频率的关系与海底粗糙度的关系海底声反射损失与掠射角的关系海底三参数模型模型的描述三个参数的计算,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,10,第二章 海洋的声学特性,“镜像法”声场计算镜像法的概念镜像法计算邻近海面点源声场的基本原理邻近海面点源声场传播损失的特点近场菲涅耳（Fresnel）干涉区远场夫朗和费（Fraunhofer）区过渡距离,College of Under
5、water Acoustic Engineering HEU,11,主要内容硬底均匀浅海声场的简正波求解液态海底均匀浅海声场的特点射线理论波动理论与射线理论对比,第三章 海洋中的声传播理论,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,12,第三章 海洋中的声传播理论,硬底均匀浅海声场的简正波求解波动方程导出的基本过程定解条件分离变量法求解波动方程的基本过程本征值与本征函数临界频率与截止频率相速与群速声传播损失的特征,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,13,第三章 海洋中的声传播理论,液
6、态海底均匀浅海声场的特点声传播损失的特征射线理论基本方程的导出过程应用条件声压振幅相对变化远小于1声速相对变化远小于1声线轨迹计算恒定声速梯度模型典型声线绘制,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,14,第三章 海洋中的声传播理论,射线理论声线水平传播距离计算恒定声速梯度模型水平分层介质模型声线传播时间计算恒定声速梯度模型水平分层介质模型,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,15,第三章 海洋中的声传播理论,波动理论与射线理论对比优缺点适用条件,College of Underwa
7、ter Acoustic Engineering HEU,16,作业点评,第一章什么是声纳？声纳可以完成哪些任务？请写出主动声纳方程和被动声纳方程？在声纳方程中各项参数的物理意义是什么？声纳方程的两个基本用途是什么？环境噪声和海洋混响都是主动声纳的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,17,作业点评,解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化曲线，由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰。如下图，
8、所以混响是主要干扰。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,18,第一章给定水下声压 为，那么声强 是多大，与参考声强 比较，以分贝表示的声强级是多少？（取声速C=1500m/s，密度为1000kg/m3）解：声强：W/m2,作业点评,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,19,第一章给定水下声压 为，那么声强 是多大，与参考声强 比较，以分贝表示的声强级是多少？（取声速C=1500m/s，密度为1000kg/m3）解：声强级：dB,作业点评,College of Underwate
9、r Acoustic Engineering HEU,20,第一章发射换能器发射40kW的声功率，且方向性指数为15dB，其声源级SL为多少？解：声源级定义：无指向性声源的声强：设指向性声源的轴向声强为：,作业点评,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,21,第一章发射换能器发射40kW的声功率，且方向性指数为15dB，其声源级SL为多少？解：又：，指向性声源的轴向声强：声源级：,作业点评,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,22,作业点评,第二章声波在海水中传播时其声强会逐渐减少
10、。（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL表达式。答：1）声波传播时强度衰减原因：声波在传播过程中，波阵面逐渐扩展；海水介质的吸收和海水介质中不均匀性的散射。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,23,作业点评,第二章声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL表达式，并指明哪项反映的主要
11、是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL表达式。答：2）物理衰减是指声波的机械能转变成其它形式的能量引起的声波衰减。几何衰减是指声波传播中波阵面扩张引起声强减少。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,24,作业点评,第二章声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL表达式。答：3）海洋中传播损失表达
12、式为：前一项为几何衰减，后一项为物理衰减。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,25,作业点评,第二章声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL表达式。答：4）开阔水域适用：表面声道和深海声道中适用：计及海底吸收时浅海均匀声道适用：偶极子声源远场适用：,College of Underwater Acoustic Engineering H
13、EU,26,作业点评,第三章声线弯曲满足的基本条件是什么？并定性说明它们之间的规律。海水中声速值从海面的1500m/s均匀减小到100m深处的1450m/s。求（1）速度梯度；（2）使海表面的水平声线达到100m深处时所需要的水平距离；（3）上述声线到达100m深处时的角度。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,27,作业点评,解：1）声速绝对梯度 2）恒定声速梯度时，声线轨迹是一段圆弧，圆的曲率半径 km如右图示，水平传播距离 km,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,28,作
14、业点评,3）由Snell定律知，到达100m深度时的掠射角为某浅海海域水深40m，海面、海底都是平面。声源深度10m，声速梯度为常数，海面声速为1500m/s，海底处为1480m/s。试计算并画出自声源沿水平方向发出的声线的轨迹，到第二次从海底反射为止。,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,29,第四章 典型传播条件下的声场,本章主要内容表面声道声线参数反转深度临界声线跨度循环数传播时间表面声道截止频率表面声道传播损失表面声道传播损失经验公式,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,
15、30,第四章 典型传播条件下的声场,本章主要内容深海声道的概念、特点深海声道声线典型声速分布声道信号及其基本特征 声线和信号波形会聚区和声影区 深海声道中的传播损失 传播损失,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,31,第四章 典型传播条件下的声场,本章主要内容深海负梯度的概念、特点深海负跃层的概念、特点浅海平均声强随距离的分布规律浅海传播损失浅海传播损失半经验公式,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,32,第五章 声波在目标上的反射和散射,本章主要内容目标强度定义等效声中心1m刚
16、性大球目标强度计算理论推导能量守恒法常见声纳目标的目标强度值和特性与方位角、测量距离、发射信号脉冲宽度的变化目标强度测量方法比较法、直接法、应答器法,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,33,第五章 声波在目标上的反射和散射,本章主要内容目标强度测量注意事项两个远场一个自由场合理选择脉冲宽度回波信号的形成及其特征镜反射、散射、再辐射、回音廊式回声多普勒频移、脉冲展宽、包络不规则性、调制效应,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,34,第五章 声波在目标上的反射和散射,本章主要内容壳
17、体目标的回波信号特征刚性球体散射声场计算及其特性弹性球体散射声场计算弹性球体散射声场特性求解散射声场的理论方法,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,35,第六章 海洋中的混响,本章主要内容混响的概念、分类、特点混响产生的机理体积混响的建模、计算海面混响产生的原因及气泡的声学特性 海面混响建模、计算、特点海面散射的常见理论海底混响建模、计算、特点混响预报混响统计特性,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,36,第七章 水下噪声,本章主要内容噪声的基本概念、统计特性噪声谱级与噪声级海洋
18、环境噪声源的频谱特性舰船辐射噪声的噪声源及其频谱特性舰船自噪声的噪声源及其频谱特性辐射噪声与自噪声的异同点,期末总结,习题,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,38,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,39,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,40,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,41,College of Underwater Acoustic Enginee
19、ring HEU,42,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,43,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,44,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,45,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,46,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,47,College of Underwater Acoustic Enginee
20、ring HEU,48,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,49,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,50,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,51,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,52,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,53,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,54,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,55,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,56,College of Underwater Acoustic Engineering HEU,57,
