(完整版)水声重点(更新版)

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1-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
变异系数cv2、发射指向性指数DIT
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:
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DI接收系统抑制背景噪声的能力。
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)。
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-RLDT
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:SL-不再失落NL-DI+DT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TS=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?丁pv病毒
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?
: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):(SL-2TL+TS-NL-DI)=DT
主动声纳方程(混响背景):(SL-2TL+TS-RLDT
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,rR<rn,所以混响是主要干扰。
6.已知混响是某主动声呐的主要干扰,现将该声呐的声源级增加10dB,问声呐作用距离能提高多少?又,在其余条件不变的情况下,将该声呐发射功率增加一倍,问作用距离如何变化。
解:对于受混响干扰的主动声呐,提高声源级并不能增加作用距离,因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍,其余条件不变的情况下,作用距离
变为原距离的倍,即R1=R
7. 什么条件下发生海底全反射,此时反射系数有什么特点,说明其物理意义。 解:发生全反射的条件是:掠时角小于等于全反射临界角,界面下方介质的声速大于界面上方介质的声速。发生全反射时,反射系数是复数,其模等于1,虚部和实部的比值给出相位跳变角的正切,即全反射时,会产生相位跳变.
2 海洋的声学特性
1、声速梯度: 
    海洋中的声速c(m/s)随温度T(℃)、盐度S(‰)、压力P(kg/cm2)的增加而增加。
应激反应2、理解
3、声波传播的强度衰减(传播损失)原因:
(1)扩展损失(几何衰减);(2)吸收损失;(3)散射。
传播损失TL=扩展损失TL1+吸收损失TL2
4、扩展损失
(1)n=0  适用管道中的声传播,平面波传播 
(2)n=1  适用表面声道和深海声道,柱面波传播 
(4)n=2  适用于开阔水域(自由场),球面波传播。
5、1Neper=8.68dB,声吸收引起的传播损失(吸收系数乘以传播距离):
6、总传播损失(扩展+吸收):
7、理解:          驰豫频率随温度升高而增加 。
8、 Thorp给出了低频段(驰豫频率约为1kHz)吸收系数的经验公式(适用4温度附近 ):
    (理解)
hrb4009、海水粗糙,反射系数小;海底平坦,反射系数大。
10、
11、理解
12、沉积层中声波衰减系数:(理解)
13、海底反射损失:反射声振幅相对入射声振幅减小的分贝数,定义为:
  (理解)
海底反射损失为正值,BL分贝数越大,海底反射损失越大;为反射系数模值。
14、 
理解:    胎盘屏障
作业1:
1.海水中的声速与哪些因素有关?画出三种常见的海水声速分布?
答:海水中的声速与海水温度、密度和静压力(深度)有关,它们之间的关系难以用解析式表达。
2.声呐A,B有相等的声源级,但声呐A工作频率fA高于声呐B工作频率fB,问哪台声呐作用距离远,说明原因?
解:声呐B工作距离远,因为它的工作频率较低,海水吸收小,所以作用距离较远
3.声波在海洋中传播时,其声强会逐渐衰减,说明原因。列举三种常用传播损失表达式,并说明适用条件?
答: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。 
4.夏日某处海水中温度分布简化如下图所示的曲线。试求:在什么深度上声速梯度的绝对值最大?该处的声速梯度是多少?
作业2
1.什么是反向散射强度?平坦海底和粗糙海底的反向散射强度有何不同?
2.请简单描述海底“三参数”模型?“三参数”物理含义是什么?
3.邻近海面的水下点源声场中的声压振幅随距离变化具有哪些规律?
4.引起海洋内部不均匀性的主要因素有哪些?
3-海洋中的声传播理论
1、(理解)
2、(理解)
3、绝对软边界条件:声压为零(海面)
4、绝对硬边界条件:法向质点振速为零 (海底)
5、 可通过令 的分离变量法求得本征函数通解
6、理解
7、简正波阶数最大值
8、理解  临界频率:最高阶简正波传播频率

本文发布于:2023-06-26 03:00:24,感谢您对本站的认可!

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标签:传播   声纳   声呐   损失   距离   混响
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