《水声学基础》课程教学大纲

1、水声学基础Fundamental of Hydroacoustics一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：4 学分课程总学时： 64 学时，其中讲课: 60学时，实验： 0 学时，上机： 4 学时。课程性质：必修开课学期：第4学期先修课程：大学物理适用专业： 海洋技术专业教 材：声学基础， 杜功焕等编著，上海科学技术出版社，第三版2001年水声学原理，刘伯胜 雷家煜，哈尔滨工程大学出版社，第四版2010年 开课单位： 海洋科学学院 海洋技术专业二、课程性质、教学目标和任务（一）课程性质：学科基础必修课（二）教学目标水声学基础课程是海洋技术专业的一门专业基础课。目前，水声学在海洋研究应用

2、和军事应用方面起着极为重要的作用。本课程首先从声学基础知识开始，打好声学，振动学的知识基础。重点介绍水声物理的基础知识，为后续的专业课程学习和进一步的水声研究工作打好基础。本课程侧重点包括两大块，一是声学基础，二是水声原理。通过这门课的学习，使学生系统学习声学的基本知识以及水声物理的基本原理，掌握振动的本质，声波的基本性质，声波的传播、辐射等基本原理，同时扩展到水声发射、水声传播和接收的基本原理，为学生毕业后从事相关的工作和学习打下良好基础。（三）教学任务水声学基础课程是海洋技术的一门专业基础课。水声学是声学学科的分支同时水声学也是声学的专业基础课程。通过这门课的学习，要求学生掌握声波的基本特

3、性与传播规律，了解水下声波的产生、传播和接收的基本原理，了解其在相关领域的应用情况，并通过习作课，初步掌握声波及水声的产生、传播和接收过程的理论计算和原理仿真技能。三、教学内容和要求：（一）绪论 学时数：2其中课时2。 1、主要内容：概述声学涵盖研究及应用领域，简介声学基础教学内容、要求及学习方法。了解水声学的发展与应用。2、教学要求：了解所授教学内容，明了学习方向。3、重点、难点：无。4、上机和实验： 无。（二）第一章 振动学学时数：8，其中课时8。 1、主要内容：质点的自由振动、衰减振动、强迫振动及周期力激励的强迫振动。 弹性体振动学。2、教学要求：掌握质点振动的分析方法及振动规律。掌握弹

4、性体振动的解析方法，理解结构振动的简正振动模态和简正频率。 3、重点、难点： 理解质点系统固有频率的物理意义及应用。4、上机和实验： 无。（三）第二章 声波的基本性质学时数：8，其中课时8。 1、主要内容：声压的基本概念，理想流体介质中的声波方程，平面波的基本性质，声场中的能量关系，声压级与声强级，声波的反射、折射与透射，隔声的基本规律，声波的干涉。 2、教学要求：掌握理想流体介质中小振幅波声波方程的推导，掌握平面声波在平面界面上反射、透折与折射的分析方法和规律，掌握隔声的分析方法和规律；掌握线性声学中声学量的定义及意义。 3、重点、难点：声波的干涉。4、上机和实验：无。（四）第三章 声波在管

5、中的传播学时数：6，其中课时6。 1、主要内容：波导管理论，非刚性壁管，均匀的有限长管，突变截面管。 2、教学要求：掌握声波导理论，掌握均匀的有限长管、突变截面管中平面波传播的条件和分析方法，了解非刚性壁管中声传播分析方法及规律。 3、重点、难点：理解简正波的概念机物理意义。4、上机和实验：无。（五）第四章 声波的辐射学时数：6，其中课时4，实验2。 1、主要内容：脉动球源的辐射，声偶极辐射，同相小球源的辐射，点声源，无限大障板上圆形活塞的辐射，球形声源的辐射。2、教学要求：掌握脉动球源、声偶极子、同相小球辐射声场的分析方法，掌握脉动球源、偶极子声源辐射声场的分布规律，掌握点声源的应用方法及意

6、义，理解无限大障板上圆形活塞的辐射场的分布规律，掌握球形声源辐射分析方法。 3、重点、难点：理解声辐射远场、近场的判断方法及意义，理解辐射阻抗的意义。4、上机和实验： 用MATLAB编程仿真计算圆形活塞平面辐射器的声场。（六）第五章 声波的接受与散射学时数：4，其中课时4。 1、主要内容：声波的散射，声波的接收原理。2、教学要求：掌握平面波入射下刚性球散射的理论分析方法，理解散射场的波动意义，理解声波接收的一般原理。 3、重点、难点：无。4、上机和实验：无。（七）第六章 海洋的声学特性学时数：4，其中课时4。 1、主要内容：海水中的声速；海水中的声吸收；海底和海面的声学特性。 2、教学要求：掌

7、握海水中声速分布及其起因，掌握海底的声反射系数；理解海水声波吸收过程，理解声吸收的复数描述方法；了解海面的声学特性。 3、重点、难点： 海水中声速分布和海底声反射系数；海底声反射系数。4、上机和实验：无。（八）第七章 海洋中的声传播理论学时数：6 ，其中课时4，实验2。 1、主要内容：海洋波动方程的波动解；波动方程的射线解；分层介质中的射线声学。 2、教学要求：掌握波动方程的波动解和射线解，理解简正波和声线概念；了解声声线图的应用。 3、重点、难点：均匀硬底浅海声场的波动解和分层介质中的射线解。4、上机和实验：用MATLAB编程绘制声线图。（九）第八章 典型传播条件下的声场学时数：6， 其中课

8、时6。 1、主要内容：表面声道中的声场；波动解和射线解的平滑平均处理方法。 2、教学要求：掌握表面声道中的声场，掌握波动解和射线解的平滑平均处理方法；理解平滑平均处理方法；了解射线解的平滑平均处理方法在典型传播条件下的应用。 3、重点、难点：表面声道中的声场，射线解的平滑平均处理方法。4、上机和实验：无。（十）第九章 声波在目标上的反射和散射学时数：6， 其中课时6。 1、主要内容：目标强度的定义、特征和实验测量方法，具有一定对称结构散射体的散射声场。 2、教学要求：掌握目标强度的定义、特征和实验测量方法，掌握具有一定对称结构散射体的散射声场；理解刚性大球目标强度的计算方法；了解常见目标目标强

9、度的特征。 3、重点、难点：目标强度的定义、特征和实验测量方法；均匀硬底浅海声场的波动解和分层介质中的射线解。散射声场计算时边界条件的应用。4、上机和实验：无。（十一）第十章 电力声类比 学时数：4， 其中课时4。 1、主要内容： 机械系统的机电类比，声学系统的电声类比，电声系统的电力声类比。2、教学要求： 掌握电声系统的电力声类比电路图的画法，了解由电力声类比电路图对电声系统进行分析的方法。3、重点、难点：电-力-声的转化。4、上机和实验：无。（十二）第十一章 海洋中的混响和噪声学时数：4 其中课时4。 1、主要内容：体积混响、海面混响和海底混响的计算方法，海水中气泡的声学特性。 海洋环境噪

10、声，舰船和鱼雷的辐射噪声，舰船、潜艇和鱼雷的自噪声。2、教学要求：掌握体积混响、海面混响和海底混响的计算方法，掌握海水中气泡的声学特性；理解气泡散射特性的电力声类比方法；了解混响的统计特征。 掌握舰船和鱼雷的辐射噪声和自噪声的特征；理解舰船和鱼雷的辐射噪声和自噪声的成因；了解舰船噪声的控制方法。 3、重点、难点：海水中气泡的声学特性；气泡散射特性的电力声类比方法。舰船和鱼雷的辐射噪声和自噪声的成因。4、上机和实验：无。四、课程考核（1）作业等：实验和上机： 2次；作业：8次，课程论文：无，期中考试：1次， 期末考试： 1次。（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：课程考核成绩由平时成绩和期中，期末考试成绩构成，平时成绩根据出勤、课堂讨论、课后作业、实验成绩等评定。考核各部分