1、百度文庫-讓每個人平等地提升自我”一一一”一一”一”一”一一”一齊_7工寧 i-ri”誠信保證本人知曉我校考場規則和違紀處分條例的有關規定，保證遵守考場規則，誠實 做人。_/本人簽字：編號：西北工業大學考試試題（卷）/2008 2009學年第一學期開課學院 航海學院課程學時48考試日期2008年12月5日考試時間2 小時考試形式（閉）（A）卷題號-一一二二二-三四五六七 j總分得分14考生班級學號姓名1. （10分）給出被動聲納方程，解釋聲納方程中各項參數的物理意義，并畫出被動 聲納的基本原理框圖。2. （15分）設有一部拖曳式線列陣聲納，采用的水聽器陣列由64個無指向性陣元構 成，陣元等間距

2、分布，間距為0.75米（考慮聲速為1500m/s）。（a）求當該聲納工作在100Hz、200Hz、500Hz、1kHz和時該聲納基陣的指向性 指數DI。（ 10分）（b） 在該聲納的水聽器陣列遠場垂直于該陣列的方向上，有一個潛艇目標的輻射噪聲譜級在1kHz時為110dB。潛艇輻射噪聲傳播到聲納陣列時的傳播損失 是85dB，本地噪聲為譜級76dB的平坦譜。水聽器陣列接收到該潛艇輻射噪 聲后，進行常規波束形成（假設波束指向方向正對目標方向）。試求波束輸出在1kHz上的信噪比。（5分）3. （20分）假設一個由N陣元組成的均勻分布直線陣，陣元間距為d,各陣元接收 靈敏度相同。現有位于該直線陣遠場的聲

3、源，入射到該陣列時可以看作平面波， 且入射方向為，并設該陣列第0個陣元接收到的信號為F（t） Acos（wt）。注：1.命題紙上一般不留答題位置，試題請用小四、宋體打印且不出框。2.命題教師和審題教師姓名應在試卷存檔時填寫。西北工業大學命題專用紙（a） 試推導該陣列各陣元接收信號直接相加后的輸出信號表達式。（10分）（b）寫出N元直線陣波束圖表達式。（3分）（c）畫出N = 4和N = 5時的波束圖（橫坐標區域取, 90 90 ）,要求標出零點 對應的角度位置。（7分）4. （ 10分）設人耳能分辨聲強的相對變化量為 g 0.2。現用一個間距為0.75米， 工作于的20元線陣（收發共用）進行最

4、大值定向。（a） 分析在主動探測情況下的定向精度。（5分）（b） 如果采用被動方式定向，分析定向精度。（5分）5. （15分）利用一個單波束聲納測本艦航速，波束俯角為60。設發射信號頻率 為fT 500kHz，水中聲速為c 1500m/s。若波束前向發射，測得多普勒頻移為fd 166.7Hz，求船的水平速度（無縱傾和上下起伏，采用簡化公式）。若有縱傾角 3 （無上下起伏），則在不修正的情況下，會帶來測速誤差 v ? （10 分）若用兩個俯角為60的波束同時發射，縱傾角3 （無上下起伏），fdfdII fdI 166.7Hz，測速誤差 v ? （5 分）6. （30分）信號s（t）的模糊函數定義

5、為| （ , ）|s（t）s*（t ）exp（ j2 t）dt（a）試推導單頻矩形脈沖信號s(t)Aexp(j2 ft)0t 0,T其它的頻譜函數和模糊函數。（10分）（b） 求出固有時間分辨力和固有頻移分辨力的表達式。（10分）（c）若有一部采用上述信號為發射信號的主動聲納，為了分辨同一方向相距為20m的兩個靜止點目標，對發射信號脈沖寬度的要求是什么？ （10分）教務處印制聲納原理課程 2008 - 2009學年第一學期 期末考試標準答案和評分標準（A卷）1 （10分）解：被動聲納方程：SL-TL-（NL-DI）=DTSL是噪聲源輻射聲源級；TL為傳播損失，定量的描述了聲波傳播一定距離后聲強

6、度的衰減的變化;NL為噪聲級，是用于度量環境噪聲強弱的一個量；DI為接收指向性指數，即DI10lg無指向性水聽器產生的噪聲功率；指向性水聽器產生的噪聲功率DT為檢測閾，即DT10lg剛好完成某種功能時的信號功率水聽器輸出的噪聲功率被動聲納原理工作框圖2 （15分）解：已知 N 64,d 0.75m,c 1500m/sDI10log N 10log ff0應用范圍1.5f。2d1000 Hz故（a）D1110log 2L8dB200 DI 2 10log 64 10log100018.062 6.990DI 310log 64 10log18.062 3.01015.052dB500100011

7、.072dBDI 4 10log 64 10log 00100018.062dBDI 510log 64 10log18.062 1.76119.823dB15001000(b)在1kHz時，潛艇的輻射噪聲級為110dB,傳播損失為 故波束輸出時DI 18dB，故DT SL TL (NL110 85 (7633dBDI)18)3 (20 分)解：由題知F(t)Acos(t)Acos(ARee j t )AReej(t),其中sinR(t)Fn(t)Acos(n ) ARee j(t n )S( ,t)N 1Fn(t)i 0ARee其中,則 S(jn85dB,本地噪聲級為76dB,.N.N.Nj

8、n1jN eeeN 1e j 2 11j111eeej2ej2ej21i 0N 1ei 0j(,t) ARee).N sin2 sin2.N sin _2.1 sin2cos( t.1sin2.N sin2若對S( ,t)的幅度歸一化，可得指向性函數：N=4和N=5時的波束圖性向指0/ 0零點位置：N=4時300, 900N=5R().Nsin24( 10分)解：主動探測時,D(SN2I()I()4k D3( ) D(k D4()sin(-sin )-2性向指806040-4-22023.580, 53.130nT4| D()D()I()k D4()，I( ) 4k D3( ) D()0時,I

9、()I()4(1 D()因為sin x3xx 一 3!5Ulicos則D(1 lN dcosN dcos I則g0.0116 0.6661嚴)2 2()1 jN d被動探測時，I( ) k|D2()I( ) k|2D( ) D()k|D2()2 D()D()2(1-D()N d )20.01640.942N d5 （15分）解：單波束前向發射時,2Vxcos，則VxfTC2V； cos( )C，C2* fT cos0.5m/ s ( 5 分)當有縱傾角時，fdfT|fd2 fT cos(0.459m /s則 V Vx Vx0.04m/s ( 5 分)雙波束同時向前后發射時fdVxC41 fT

10、cos0.25m/ s當有縱傾角時，fdHf2V；cos() ffTC , fdIf2V；cos()fTC則fd fdn fdifTcos cos( )，C4 fT cos cos( )0.250343 m/sV V Vxx x0.000343m/s(5 分)6（ 30分）解:（a）令信號的幅度為1，模糊函數為s(t)|s*(t)|exp( j2t)dt|當 I I T 時，|X（ , ）| 0單頻矩形脈沖s tAexp（02 f0t） t其0J的模糊函數為Ta2!e j2 tdte j2 fot0Te j2 tdt=A2A20A2(T )ej(T )12j2 (T )j2 0eej (T )(,)心sin (T ) (T)(T)(TI e j2 fot|e 2 tdt=A2sin (T )(T)(故綜上可得單頻矩形脈沖的模糊函數為| ( , )| =A2 Sin | 1 |)l) (T II) (5 分)頻譜函數為S(f) AT 竺丄 匹(需要有推導過程)(5分)(f fo)T(b )模糊度圖與時延軸兩個交點間的時延差定義為信號的固有的時延分辨力2 o。取 =0的截面有x( ,0) T | |當 x( ,0)0.707T 時，解得 | 0.3T( 5 分)模糊度圖與頻移軸兩個交點間的頻移差定義為信號的和固有頻移分辨力2 0，取亠sin T i0得截面