1、(以下內容來自老師給的ppt)第1章-聲納及聲納方程聲源級SL描述主動聲納所發射聲信號的強弱:SL=10lgI01、r=12、發射指向性指數DIT理解：I3、4、5、I是發射器聲軸方向上離聲源中心1m處的聲強DI=10lgT=P：4兀W.m)r=1(IDINDSL=10lgP+170.77SL=10lgP+170.77+DIaaT傳播損失TL定量描述聲波傳播一定距離后聲強度的衰減變化：TL=10lgr目標強度TS定量描述目標反射本領的大小：TS=10lg_iP海洋環境噪聲級NL是度量環境噪聲強弱的量：注意：IN是測量帶寬內或1Hz頻帶內的噪聲強度。6、等效平面波混響級RL定量描述混響干擾的強弱

2、。rl=10lgr7、接收指向性指數DIr接收系統抑制背景噪聲的能力。DJ=無指向性水聽器產生的噪聲功率-g指向性水聽器產生的噪聲功率8、檢測閾DT設備剛好能正常工作所需的處理器輸入端的信噪比值(SNR)。DT10l信號功率DT=10l噪聲功率9、主動聲納方程(噪聲背景)：(SL2TL+TS)(NLDI)=DT主動聲納方程(混響背景)：(SL2TL+TS)RL=DT被動聲納方程(SLTL)(NLDI)=DT10、回聲信號級：SL2TL+TS加到主動聲納接收換能器上的回聲信號的聲級噪聲掩蔽級：NLDI+DT工作在噪聲干擾中的聲納設備正常工作所需的最低信號級混響掩蔽級：RL+DT工作在混響干擾中的

3、聲納設備正常工作所需的最低信號級回聲余量：SL2TL+TS(NLDI+DT)主動聲納回聲級超過噪聲掩蔽級的數量優質因數：SL(NLDI+DT對于被動聲納，該量規定最大允許單程傳播損失；對于主動聲納當TS=0時，該量規定了最大允許雙程傳播損失品質因數：SL(NLDI聲納接收換能器測得的聲源級與噪聲級之差思考題：1什么是聲納？聲納可以完成哪些任務？答:利用水下聲信息進行探測、識別、定位、導航和通訊的系統;按照工作方式分類：主動聲納和被動聲納2主被、動聲納的信息流程有何不同？3發射指向性指數物理含義是什么？答:1.在相同距離上，指向性發射器聲軸上聲級高出無指向性發射器輻射聲場聲級的分貝數；2.DIT

4、越大，聲能在聲軸方向集中的程度越高；就有利于增加聲納的作用距離。4請寫出主動聲吶方程和被動聲吶方程？在聲吶方程中各項參數的物理意義是什么？主動聲納方程(噪聲背景：(SL-2TL+TS)-(NL-DI)=DT主動聲納方程(混響背景：(SL-2TL+TS)-RL=DT被動聲納方程SL-TL)-(NL-DI)=DT5環境噪聲和海洋混響都是主動聲吶的干擾，在實際工作中如何確定哪種干擾是主要的？答:根據水文條件及聲吶使用場合，畫出回聲信號級、混響掩蔽級和噪聲掩蔽級隨距離變化的曲線，如下圖，然后由回聲信號曲線與混響掩蔽級、噪聲掩蔽級曲線的交點所對應的距離來確定混響是主要干擾，還是噪聲為主要干擾，如下圖，r

5、Rp=VF(理解)3、絕對軟邊界條件:聲壓為零pQ,海面)y,z,t4、5、）=0z=耳&,y,t丿一件：法向質點振速為零（海底）P,z）=XR（r力0）的分離變量法求得本征函數通解絕對硬邊界條件：法向質點振速為零可通過令6、理解pGr,z)nr)/、2c丿0/2X=J-Hn竺工sin(z)sin(z/G)r)zn、kznzn00n二1,2,3,-7、簡正波階數最大值:嚴。8、理解臨界頻率：最高階簡正波傳播頻率z)=-jH丈n=1znzzn0fN9：截止頻率:簡正波在波導中無衰減傳播的最低臨界頻率Xc=02Hf=乂14H10、相速：等相位面的傳播速度振動狀態在介質中的傳播速度）11、群速:n1

6、2、倒數關系cc=C2pngn013、深度取平均后，傳播損失為:兀HL=-10lgHr=10lgr+10lg忌聲能被限制在層內，隨距離r作柱面波衰減。H14、TL=10lgr+10lg臨界掠射角9越小，傳播損失TL就越大2申cc15、S要是siif（Lz0）取值概率變化，使貝平均值不等于12靠近海面,小于12靠近海底,大于1/216、為波矢量非均勻介質球面波:17、均勻介質平面波:均勻介質球面波:z)（聲線方向聲線軌跡聲線傳播時間）2V29+AVA-V9=0聲線幅度或攜帶的能量19、聲速k為常數時：聲線為直線。聲速k是坐標z的函數時的聲線：總是彎向聲速小的方向。二const（由聲源輻射聲功率確

7、定）20、ISISS11S2221、A(r,z)二Wcosa022、求出程函方程的條件drda丿a0sinazV2Ak2在波束邊緣、聲影區（聲線不能到達的區域）和焦散區（聲能會聚區域），射線聲學不成立。23、24、25、26、cosacosao=吊數c0恒定聲速梯度情況下，聲線曲率處處相等，軌跡是圓弧。聲源在海面以任意掠射角出射的聲線軌跡方程：（理解）27、單層線性分層介質中的聲強I(r,Z)=WCS內x2理解P93頁的表3.1作業：1、波動方程的定解條件有哪些？1）邊界條件物理量在介質邊界上必須滿足的條件。絕對軟邊界條件：聲壓為零絕對硬邊界條件：法向質點振速為零混合邊界條件:壓力和振速線性組

8、合邊界上密度或聲速有限間斷2）輻射條件士、士、聖土jk=0無窮遠處沒有聲源存在時，其聲場應具有擴散波的性質平面波情況dx土柱面波情況LhmJrrT828、如土jk=0丿dr球面波情況_(limrrT83）奇性條件對于聲源輻射的球面波，在聲源處存在奇異點，即尸T0PT82、何謂簡正波？平面層波導簡正波求解方法？3、若聲源激發頻率N時，波導中不存在哪些階簡正波？聲源激發頻率時，波導中不存在第N階及以上各階簡正波的傳播4、簡正波的相速度和群速度有何區別？物理意義有何不同？1）相速：虛斜線沿F方向傳播速度群速：波形包絡傳播速度2）相速：等相位面的傳播速度群速：聲波能量的傳播速度簡正波的群速小于相速。5

9、、液態海底聲波傳播規律如何？液態海底沒有切變波，其聲速通常大于海水聲速，但對于高飽和海底沉積層會出現相反情況。1說明射線聲學的基本方程、適用條件及其局限性，并說明球面波和柱面波傳播時聲線的傳播方向？解：射線聲學是波動聲學的高頻近似，適用高頻條件和介質不均勻性緩慢變化的情況，但它不適用影區，焦散線。柱面聲波的聲線垂直于柱的側面，球面聲波的聲線垂直于球面2水平分層介質中的“程函方程”表示如何？解；（門波動方程；聲壓解的形式：如=衛仗昏0押心】其中：花=耳咻皆）在v2a；-a1條件下，可得程函方程：怦匝沖）=叭沙衛）強度方豐呈；V-Vp=V27V?=0b）IIIIIInI1的場合。p=知工引解：聚集

10、因子二，其中丨是非均勻介質中的聲強，二是按球面波衰減的聲強，若F1,表示該處衰減小于球面波規律，反之，則表示該處衰減大于球面波規律。會聚區中和焦散線上F1。4. 海水中聲速分布如下圖所示，請畫出幾條典型聲線軌跡圖。c5.已知cS、a】、a2，聲源在z0處，聲線在z2處翻轉，z】處聲速最小，z0、z1和z也為已知,求聲線水平距離R。6海水中聲速值從海面的1500m/s均勻減小到100m深處的1450m/s。求（1）速度梯度；（2）使海表面的水平聲線達到100m深處時所需要的水平距離；（3）上述聲線到達100m深處時的角度。解：1聲速絕對梯度g=：=1?00_U?0=-051七-1002）恒定聲速

11、梯度時，聲線軌跡是一段圓弧，圓的曲率半徑cos；?當心二pikA)IV時.聲SMk值1Hy且是厚個點源的兩倍解釋，貢迖聲與海曲反射聲同相秤加樓B）當H=5訂=1B4.聲壓取槪小M7T斛釋：直迖聲方兩血反肘盧反相疊加勺此時由場屈壓=?-Il1當訂JM|2zz,值5RfAR3cs4(1CX2zzz+或52am0m5跨度D與反轉深度m的關系D=2zctgm海面掠射角Xs聲線的跨度D：D=2tgXs/a(、XsC2丿A)當砥氣X=0.1-2-時*聲壓取樓大值pL朋且是魅個點源時兩倍解釋：宜達聲與海面反肘聲同相亞in.時.出壓振幅為根據表面聲道傳播的主要特征，把聲速簡化為線性正梯度分布：G+az)0z0

12、或Xsm6、臨界角:在表面聲道層深處發生反轉的聲線，其聲源處和海面處的掠射角最大，稱為臨界角；該聲線為臨界聲線。X=J2aGz0m0時,聲圧収極小c=cjl+az)ch=G(1十必)c恥養_cos尤_wsz_cos臉7、跨度D:聲線在海面相鄰兩次反射點之間的水平距離。二LJ-JILUl8、海面掠射角越大，跨度也越大。Dmax最大跨度：嚴-a最小跨度：9、循環數N:在聲源與接收點之間所容納不同掠射角聲線跨度數目。循環數N越大，聲線越接近海面，N沿海面傳播的聲線。循環數N越大，相鄰聲線的掠射角越接近，聲線越密集，聲能越集中。聲源輻射聲能主要集中在海表面層附近則有源到接收器N次循環的聲線的總傳播時間

13、近似為:（、1a2r224N2丿10、假設聲源與接收器靠近海面，rcs最接近海底傳播的聲線（N最小），傳播時間最短，最先到達接收點；最靠近海面傳播的聲線（N最大），傳播時間最長，最后到達接收點。換句話說，聲線在海面反射的次數越多，其傳播時間越長。1T=11、信號持續時間與距離成正比。乂12、理解130頁的圖4.22（聲影區，匯聚區），圖4.24作業：1. 表面聲道的混合層中的聲線傳播具有那些特點？在混合層中，聲線幾乎被完全限制在表面層中傳播，聲線不斷受海面反射，小掠射角聲線在混合層底部不斷發生反轉，因而，聲信號在表面聲道中可遠距離傳播。2. 什么是反轉深度？什么是臨界聲線和跨度？在表面聲道中傳

14、播的聲線發生反轉的深度在表面聲道層深處發生反轉的聲線，其聲源處和海面處的掠射角最大稱為臨界角；該聲線為臨界聲線跨度D:聲線在海面相鄰兩次反射點之間的水平距離3. 畫出表面聲道聲速分布，應用射線理論解釋聲波在表面波道中遠距離傳播的原因？解：下左圖為表面聲道中的聲速分布，表面聲道中，以小于臨界角發出的聲線在聲道的某個深度上翻轉向海面傳播，遇海面又經海面反射向下傳播，如是重復以上過程而得以遠距離傳播。4. 分別說明或畫圖表示表面波道中聲強沿深度和水平方向的分布規律。解：在表面波道中，聲強沿水平方向隨距離的一次方衰減。聲強沿深度的分布如下右圖所示寶：11聲速分布如下左圖，聲源位于深度H處，以二三出射的聲線在Z1,Z2深度上翻轉，已知門.求水平距離x(al0)十旳5cci2C(E-a2以冏出射的聲線在深度二:處翻韓。已知0（耳=6（1十険卻）（可）壇-一V13聲速井布下左圖，聲源位于口處弘石和二：，求水平距禽工*解：工=壬-JC-i-1.1ft?：X=Xi-X2JCL歩1-辺疣1臂?。阂欢跨?Zi-Z1JC-=%)=G(H1-az.oH；=1.一陀陀：-HiJCj=*,軸暉2卻1心陽c0%OiP