水声重点(更新版)

以下内容来自老师给的 ppt 第第 1 章章 声纳及声纳方程声纳及声纳方程 1 声源级 SL 描述主动声纳所发射声信号的强弱 I 是发射器声轴方向上离声源中心 1m 处的声强 2 发射指向性指数 DIT ND D T I I DIlg10 理解 3 传播损失 TL 定量描述声波传播一定距离后声强度的衰减变化 r I I TL 1 lg10 4 目标强度 TS 定量描述目标反射本领的大小 5 海洋环境噪声级 NL 是度量环境噪声强弱的量 注意 IN是测量带宽内或 1Hz 频带内的噪声强度 6 等效平面波混响级 RL 定量描述混响干扰的强弱 7 接收指向性指数 DIR 接收系统抑制背景噪声的能力 声声功功率率指指向向性性水水听听器器产产生生的的噪噪 噪噪声声功功率率无无指指向向性性水水听听器器产产生生的的 lg10 R DI 8 检测阈 DT 设备刚好能正常工作所需的处理器输入端的信噪比值 SNR 噪声功率 信号功率 lg10 DT 1 0 lg10 r I I SL 2 1 4mWPI a r 77 170lg10 a PSL Ta DIPSL 77 170lg10 1 lg10 r i r I I TS 0 lg10 I I RL 9 主动声纳方程 噪声背景 SL 2TL TS NL DI DT 主动声纳方程 混响背景 SL 2TL TS RL DT 被动声纳方程 SL TL NL DI DT 10 回声信号级 SL 2TL TS 加到主动声纳接收换能器上的回声信号的声级 噪声掩蔽级 NL DI DT 工作在噪声干扰中的声纳设备正常工作所需的最低信号级 混响掩蔽级 RL DT 工作在混响干扰中的声纳设备正常工作所需的最低信号级 回声余量 SL 2TL TS NL DI DT 主动声纳回声级超过噪声掩蔽级的数量 优 质 因 数 S L N L D I D T 对 于 被 动 声 纳 该 量 规 定 最 大 允 许 单 程 传 播 损 失 对 于 主 动 声 纳 当 T S 0 时 该 量 规 定 了 最 大 允 许 双 程 传 播 损 失 品质因数 SL NL DI 声纳接收换能器测得的声源级与噪声级之差 思考题 1 什么是声纳 声纳可以完成哪些任务 答 利用水下声信息进行探测 识别 定位 导航和通讯的系统 按照工作方式分类 主动声纳和被动声纳 2 主被 动声纳的信息流程有何不同 3 发射指向性指数物理含义是什么 答答 1 在相同距离上 指向性发射器声轴上声级高出无指向性发射器辐射声场声级的分贝数 2 DIT 越大 声能在声轴方向集中的程度越高 就有利于增加声纳的作用距离 4 请写出主动声呐方程和被动声呐方程 在声呐方程中各项参数的物理意义是什么 主动声纳方程 噪声背景 主动声纳方程 噪声背景 SL 2TL TS NL DI DT 主动声纳方程 混响背景 主动声纳方程 混响背景 SL 2TL TS RL DT 被动声纳方程 被动声纳方程 SL TL NL DI DT 5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰 在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的 答 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 的曲线 如下图 然后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 rR1 的场合 解 聚集因子 其中 I 是非均匀介质中的声强 是按球面波衰减的声强 若 F 1 表示该处衰减小于球面波规律 反之 则表示该处衰减大于球面波规律 会聚区中和 焦散线上 F 1 4 海水中声速分布如下图所示 请画出几条典型声线轨迹图 0lim jk r r r 0lim jk r r r 0 r p 5 已知 cS a1 a2 声源在 z0处 声线在 z2处翻转 z1处声速最小 z0 z1和 z 也为已知 求声线水平距离 R 6 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 第 4 章 典型传播条件下的声场 1 2 3 根据表面声道传播的主要特征 把声速简化为线性正梯度分布 001 aHzazczc s 4 5 或 a zzm 2 2 0 0 a z s m 2 2 6 临界角 在表面声道层深处发生反转的声线 其声源处和海面处的掠射角最大 称为临 界角 该声线为临界声线 或 00 2zHa m aH sm 2 7 跨度 D 声线在海面相邻两次反射点之间的水平距离 海面掠射角 s 声线的跨度 D 跨度 D 与反转深度 m z 的关系 atgD s 2 2 2 s mctg zD 8 海面掠射角越大 跨度也越大 最大跨度 a H D 8 max 最小跨度 a z D 0 min 8 9 循环数 N 在声源与接收点之间所容纳不同掠射角声线跨度数目 循环数 N 越大 声线越接近海面 N 沿海面传播的声线 循环数 N 越大 相邻声线的掠射角越接近 声线越密集 声能越集中 声源辐射声能主要集中在海表面层附近 10 假设声源与接收器靠近海面 则有源到接收器 N 次循环的声线的总传播时间近似为 最接近海底传播的声线 N 最小 传播时间最短 最先到达接收点 最靠近海面传播的声 线 N 最大 传播时间最长 最后到达接收点 换句话说 声线在海面反射的次数越多 其传播时间越长 11 信号持续时间与距离成正比 12 理解 130 页的图 4 22 声影区 汇聚区 图 4 24 作业 1 表面声道的混合层中的声线传播具有那些特点 在混合层中 声线几乎被完全限制在表面层中传播 声线不断受海面反射 小掠射角声线在混合层中 声线几乎被完全限制在表面层中传播 声线不断受海面反射 小掠射角声线 在混合层底部不断发生反转 因而 声信号在表面声道中可远距离传播 在混合层底部不断发生反转 因而 声信号在表面声道中可远距离传播 2 什么是反转深度 什么是临界声线和跨度 在表面声道中传播的声线发生反转的深度在表面声道中传播的声线发生反转的深度 在表面声道层深处发生反转的声线 其声在表面声道层深处发生反转的声线 其声 源处和海面处的掠射角最大称为临界角 该声线为临界声线源处和海面处的掠射角最大称为临界角 该声线为临界声线 跨度跨度 D 声线在海面相 声线在海面相 邻两次反射点之间的水平距离邻两次反射点之间的水平距离 3 画出表面声道声速分布 应用射线理论解释声波在表面波道中远距离传播的原因 解 下左图为表面声道中的声速分布 表面声道中 以小于临界角发出的声线在声道的某 个深度上翻转向海面传播 遇海面又经海面反射向下传播 如是重复以上过程而得以远距 离传播 22 2 1 24 N s ra r t cN 4 分别说明或画图表示表面波道中声强沿深度和水平方向的分布规律 解 在表面波道中 声强沿水平方向随距离的 次方衰减 声强沿深度的分布如下右图所 示 11 声速分布如下左图 声源位于深度 H 处 以出射的声线在 Z1 Z2 深度上 翻转 已知求水平距离 x a10 15 比较表面声道与深