西北工业大学2008至第一学期声纳原理期末考试试题B

1、西北工业大学2008至2009学年第一学期声纳原理期末考试试题B诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。本人签字：编号：西北工业大学考试试题（卷）20 0820 09学年第一学期开课学院航海学院课程声纳原理学时48考试日期2008年12月5日考试时间2小时考试形式（闭）（B）卷题号一二三四五六七总分得分考生班级学号姓名1（10分）给出被动声纳方程，解释声纳方程中各项参数的物理意义，并画出被动声纳的基本原理框图。2（15分）假设一个由N阵元组成的均匀分布直线阵，阵元间距为d，各阵元接收灵敏度相同。现有位于该直线阵远场的声源，入射到该阵列时可以看作平面波，

2、且入射方向为，并设该阵列第0个阵元接收到的信号为。（a）试推导该阵列各阵元接收信号直接相加后的输出信号表达式。（7分）（b）写出N元直线阵指向方向的波束图表达式。（3分）（c）绘出N4和N5时指向0度的波束图（横坐标区域取）。（5分）3（10分）设本舰与目标舰均是匀速直线航行。本舰在15秒内以航向角60度航行了80米，并两次测得目标舰的方位角和距离分别为1度、5000米和2度、4810米。求目标的速度大小和目标的航向角。4（15分）设有一部舷侧阵声纳，采用的水听器阵列是一个832个无指向性阵元构成的平面阵，阵元在横向和竖向均为等间距分布，间隔均为0.75米（声速1500m/s）。注：1.命题纸

3、上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。2.命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。共2页第1页西北工业大学命题专用纸（a）求当该声纳工作在800Hz和1kHz时的指向性指数DI。（10分）（b）在该声纳的水听器阵列远场垂直于该阵列的方向上，有一个潜艇目标的辐射噪声谱级在1kHz时为110dB。潜艇辐射噪声传播到声纳阵列时的传播损失是85dB，本地噪声谱级为76dB。水听器阵列接收到该潜艇辐射噪声后，进行常规波束形成（假设波束指向方向正对目标方向）。试求波束输出在1kHz上的信噪比。（5分）5（20分）利用一个单波束声纳测本舰航速，波束俯角为。设发射信号频率为，水中声速为。若波束

4、前向发射，测得多普勒频移为，求船的水平速度（无纵倾和上下起伏）。若有纵倾角（无上下起伏），则在不修正的情况下，会带来测速误差（10分）若用两个俯角为的波束同时发射，纵倾角（无上下起伏），测速误差（10分）6（30分）信号的模糊函数定义为（a）试推导单频矩形脉冲信号的频谱函数和模糊函数。（10分）（b）求出固有时间分辨力和固有频移分辨力的表达式。（10分）（c）若有一部采用上述信号为发射信号的主动声纳，为了分辨同一方向相距为2m的两个静止点目标，对发射信号脉冲宽度的要求是什么？（10分）教务处印制共2页第2页声纳原理课程20082009学年第一学期期末考试标准答案和评分标准（B卷）1（10分）

5、解：被动声纳方程：SL-TL-(NL-DI)=DTSL是噪声源辐射声源级；TL为传播损失，定量的描述了声波传播一定距离后声强度的衰减的变化；NL为噪声级，是用于度量环境噪声强弱的一个量；DI为接收指向性指数，即；DT为检测阈，即被动声纳原理工作框图2（15分）解：由题知其中，则若对的幅度归一化，可得指向性函数：N=4和N=5时的波束图零点位置：N=4时N=5时3（10分） 解：本舰运动时位变率测速法原理图由几何关系知：则目标航向角为则目标速度为4（15分）解：平面阵的指向性指数为，当有声障板时，平面阵的指向性指数为，其中m为平面阵行数，n为平面阵列数，（a）因为是舷侧阵，船身就相当于声障板，故

6、（b）在1kHz时，潜艇的辐射噪声级为110dB，传播损失为85 dB，本地噪声级为76 dB，故波束输出时DT=SL-TL-(NL-DI)=110-85-（76-27）=-24dB5（20分）解：单波束前向发射时，则当有纵倾角时，则则双波束同时向前后发射时，则当有纵倾角时，则，则则6（30分）解：（a）令信号的幅度为1，模糊函数为当时，单频矩形脉冲的模糊函数为故综上可得单频矩形脉冲的模糊函数为频谱函数为（需要有推导过程）（b）模糊度图与时延轴两个交点间的时延差定义为信号的固有的时延分辨力。取=0的截面有当时，解得模糊度图与频移轴两个交点间的频移差定义为信号的和固有频移分辨力，取得截面有当，利用sin(x)的泰勒展开式解超越方程，解得则线性调