其他活跃的声学分支介绍

1、其他活跃的声学分支,（一）水声学简介,声波在水中的传播性能最好： 无线电波在海水中每传播3m，能量就衰减得只剩下原来的1；用现代光学设备，在海水中也只能看几十米；一只1.8kg的普通小炸弹所产生的爆炸声却能在海水中传到4200km以外。 10kHz声波在海水中的吸收系数约为1dB/km，100Hz声波的吸收系数约为0.003dB/km。 光波和无线电波的传播衰减都非常大，传播距离有限。 声波在水中的传播性能好得多：利用深海声道效应，人们可以在5000公里以外，清晰地接收到几磅TNT炸药爆炸时所辐射的声信号（1公斤2.2磅）。 目前，声波仍是唯一能在水下远距离信息传递的载体。,水声学发展简史,水

2、声学的迅速发展：第二次世界大战初期,在整个一战期间，潜艇共击沉各种作战舰艇192艘，其中战列舰12艘，巡洋舰23艘，驱逐舰39艘，潜艇30艘，其它舰艇几十艘，击沉各种运输舰船5755艘 二战期间，潜艇无论在吨位、航速、航程、潜深上，还是在武器装备、水声设备、电子设备以及动力装置上都有了长足的进步 二战开始时，各参战国共有潜艇496艘，战争期间又建造了1669艘，使潜艇的总数达到2100艘，仅德国一家就有1100余艘。二战期间，潜艇的机动性、隐蔽性、技术装备均有较大的发展，有的潜艇水面最大航速已达18节，水下航速也达17.5节，下潜深度可达200米,二战期间，潜艇共击沉作战舰艇381艘，其中战列

3、舰3艘，航空母舰17艘，巡洋舰32艘，驱逐舰122艘，还有其它作战舰艇207艘，击沉各种运输船5000余艘 二战中各种舰艇共击沉航空母舰38艘，仅潜艇就击沉17艘 被潜艇击沉的潜艇80艘 在第二次世界大战中，德国“U-47”号潜艇于1939年10月潜入英国位于苏格兰北部的海军基地，在港内击沉了英国的排水量达33000多吨的大型战列舰“皇家橡树”号，创造了军事史上的奇迹,声纳起源：1490年，意大利列昂纳多芬奇在摘记中写道：“如果使船停航，将长管的一端插入水中，而将管的开口放在耳旁，则能听到远处的航船。”它是人类利用水声探测水下目标的最早记载，这种原始“声纳”一直到第一次世界大战还广为采用。 水

4、声的第一次定量测量：1827年，瑞士物理学家D.Colladon和法国数学家C.Sturm合作，在日内瓦测量了声速，测得的声速值为1435米/秒，与现代测量值十分接近。 水声换能进展：1840年，焦耳发现了磁致伸缩效应，1880年皮埃尔居里发现了压电效应；在此基础上，后人支撑和发展了水声压电换能器和磁滞伸缩换能器，实现水中电能和声能之间的转换。,第一个回声定位方案：1912年，英国“泰坦尼克号”和冰山相撞海难事件发生后不久，英国人L.F.Richardson提出水下回声定位方案。 军用声纳发展（第一次世界大战）：第一次世界大战后期，反潜成为一个主要研究方向。 第一次世界大战后：水声技持续发展，

5、1925年研制用于传播导航的水声设备回声测深仪。 第二次世界大战：进一步推动水声技术的发展，取得很多成果：主、被动声纳，水声制导鱼雷，音响水雷和扫描声纳等。 第二次世界大战后：形成了低频、大功率、大基阵和综合信号处理为特征的新一代声纳。 近年来：最佳时空增益处理机理论的发展、信号处理的自适应技术和大规模集成电路的应用，又酝酿更新一代水声设备的诞生。,潜艇依然是海战的重要力量,世界上的潜艇按动力可区分为：常规潜艇和核潜艇；按作战任务可区分为：战略导弹潜艇和攻击型潜艇 世界上拥有核潜艇的国家有5个，拥有各型核潜艇150余艘，其中，战略导弹核潜艇近50艘，攻击型核潜艇100余艘 还有近40个国家拥有

6、不同类型的常规潜艇300余艘。 拥有常规潜艇数量最多的国家在我们亚洲（朝鲜拥有60艘）,美国是世界上潜艇技术领先、数量最多的国家，共拥有潜艇70余艘，全部为核动力潜艇，其中，战略导弹核潜艇近20艘、攻击型核潜艇50余艘,美国,美国最新核动力攻击潜艇-海狼号,俄罗斯,俄罗斯D级弹道导弹核潜艇,俄罗斯的弹道导弹核潜艇共发展了四代，分别为“台风”级、DI、DII、DIV级，目前在役的有17艘，“台风”级弹道导弹核潜艇是世界上排水量最大的核潜艇，其水下排水量26500吨，水下航速26节，可携带1620枚SS-N-23或SS-N-20型弹道核导弹，每枚可携载10个分弹头，射程可达900010000公里,

7、英国,英国是世界上第三个拥有核武器的国家，英国的核力量全部为海基，目前拥有战略导弹核潜艇4艘，每艘可携带16枚“三叉戟”弹道核导弹，每枚可携载14枚分弹头，射程达12000公里,英国最新战略核潜艇-警戒号,法国,法国海军的战略导弹核潜艇有三代，第一代“无畏”级、第二代“不屈”级、第三代“胜利”级。目前在役的有5艘，其中“胜利”级水下排水量14335吨、水下航速25节、下潜深度300米，可携带16枚M45型战略核导弹，射程5300公里,法国海基核力量中坚-凯旋号核潜艇,中国,中国 092型“夏” 级弹道导弹核潜艇,中国的潜艇：091型“汉”级攻击核潜艇、092型“夏”级弹道导弹核潜艇、 039型

8、“宋”级潜艇,“俄亥俄”级战略导弹核潜艇是美国“三维一体”战略核力量的中坚，该级艇是美国至今建造的吨位最大、性能最先进、携带导弹最多的战略导弹核潜艇，水下排水量18750吨，下潜深度400米，水下航速25节，每艘有24 个导弹发射筒,美国俄亥俄级核动力导弹潜艇,水声物理研究 两次世界大战促进各海军国进行水声物理方面的一系列研究： a)海水中声速分布及其对声传播的影响； b)用射线理论分析海洋中声传规律； c)海洋中声传播衰减规律和吸收机理； d)海底、海面的声学特性及对传播的影响； e)舰船噪声、混响，海洋环境噪声等水声干扰特性的了解； f)舰船等目标的反射本领等。 二次世界大战后 水声技术在

9、民用方面的应用日益广泛，海洋开发、捕鱼、海底地质测绘、导航、水下机器人研制等方面都有水声设备的应用。,水声学的研究对象,水声物理：从水声场的物理特性分析出发，主要研究海水介质及其边界（海底、海面）的声学特性和声波在海水介质中的传播时所遵循的规律，及其对水声设备工作的影响。水声信道（声信息的传输通道）复杂、多变的，声传播现象也是复杂、多变的。 水声工程：包括水下声系统和水声技术两方面。 水下声系统 是水声换能器及基阵，实现水下声能与电能之间的转换，研究内容主要为换能器材料、结构、制作及其辐射、接收特性等。 （水声换能器及基阵，周福洪编著） 水声技术 广义声波在水中完成某种职能的有关技术。 狭义水

10、声信号处理、显示技术，主要研究声信号在水中传播时的特性和背景干扰（噪声和混响）的统计特性，在此基础上设计最佳时、空处理方案，实现信号检测，并完成目标参数估计和目标识别。 （水声信号处理基础，钱秋珊、陆根源编）,水声学的应用,水声的军事应用： 水雷引爆：压敏水雷、音响水雷 制导鱼雷：主、被动制导 舰载声纳：A/N-SQS-26 拖曳声纳：A/N-SQS-35 拖曳线阵以及声纳浮标等,水声的民用： 测深：常规测深仪、底层剖面 仪、旁视声纳 多普勒测速仪 鱼探仪：前视主动声纳 助鱼设备：计数、诱鱼 助潜设备：手提式小型的定位 声纳 定位标志：信标、应答器 通讯与遥测 控制：声释放器、油井井口流 量控

11、制 声学流量计、波高传感器,声纳及其工作方式,声纳（SonarSound Navigation and Ranging）：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,主动声纳信息流程,接收阵,处理器,判决 显示,目标,处理器,发射阵,信号源,被动声纳通过接收被探测目标（声源部分）如鱼雷、潜 艇等的辐射噪声，来实现水下目标探测。,被动声纳（噪音声纳站）信息流程,接收阵,处理器,判决 显示,目标,（二）语言声学简介,语言声学也称为语言通信，是近代声学中的一个分支学科，是用声学方法研究语言的产生、传递、接受和转换的一门科学。 语言是既具有自然属性又具

12、有社会属性的复杂的信号系统。声学方法不但直接用于研究语言信号的声学特性本身，而且用于研究语言的心理特性和生理特性。语言分析、合成和感知是语言声学研究的主要方法。在研究语言时，声学特性是主要的；在研究音节时，便要考虑到音节结构；而在研究词句时，则又需要考虑语法和语意。因此，在语言声学研究中，还涉及到语言学和信息论。,（三）生理声学与心理声学简介,生理声学：是声学和生理学的边缘学科，它主要研究声音在人和动物引起的听觉过程、机理和特性，也包括人和动物的发声。 当气流从气管呼出时，呈一定张力的声带便可振动而发声，称嗓音。嗓音是多谐的，其基频的高低取决于声带的长短和张力，声音的强度则取决于气流的大小和速度。说话时基频范围约为100到300赫兹。男声较低，女声和童声