1、海洋環境噪聲場建模及相關特性疑問？通常情況下，等間距均勻直線陣的陣元間距是多少？恣意？半波長？1倍波長？研討噪聲的目的是什么？計算NL？噪聲控制？1、根底知識噪聲是一種干擾SL-2TL+TS-(NL-DI)=DTSL-TL-(NL-DI)=DT噪聲是一種信號根據噪聲場參數與水文氣候條件推測風速、海面波浪基頻、海底的聲反射系數研討海嘯、冰情、魚群1、根底知識海洋噪聲分類動力噪聲波浪、湍流、降雨、自然空化冰下噪聲冰層的構成與運動生物噪聲海棲動物地震噪聲地殼運動、火山以及海嘯工業噪聲航運噪聲、港灣等的水下作業1、根底知識環境噪聲不包括由附近艦船、海洋生物或降雨引起的瞬態聲音；不包括一切方式的自噪聲，

2、如聲納周圍的流噪聲；去除一切可分辨的瞬態噪聲源之后所殘留下的那一部分聲級。噪聲源級被規定為1Hz帶寬內的均方根聲壓級。單位：以1 為參考的dB、以1 為參考的dB；以1 為參考的dB。噪聲是一種隨機過程 噪聲自相關函數的傅立葉變換即為功率譜密度函數：功率譜是均勻的噪聲，那么稱之為白噪聲。1、根底知識噪聲是一種隨機過程 噪聲聲壓有效值定義：等于介質阻抗為單位值時平均聲強 的平方根。假設假設噪聲的均值為零，介質阻抗為單位值，那么它的方差便等于平均聲強：1、根底知識1、根底知識噪聲的頻譜分析 噪聲聲壓是一個隨機量，與時間量之間不存在確定關系，因此分析噪聲聲壓幅值的頻譜沒有意義；隨機過程的功率譜函數是

3、一個確定的統計量，反映了該過程各頻率分量的平均強度。根據信號頻譜曲線外形劃分：線譜延續譜噪聲的頻譜分析 聲強的平均頻譜密度： 聲強頻譜密度函數： 帶寬內的總聲強： 譜級： 或單位Hz帶寬內的聲強級。1、根底知識噪聲的頻譜分析 海洋環境噪聲級 假設水聽器任務帶寬內噪聲譜為 、且其呼應是均勻的，那么有： 因此有 提示：水下噪聲是多種噪聲源的綜合疊加。每種噪聲源的鼓勵不盡一樣，因此能夠是線譜，也能夠是延續譜，甚至是兩種的疊加。1、根底知識噪聲的頻譜分析當噪聲源不只一個時，有效噪聲背景的求取是對有奉獻的噪聲源按強度進展相加。 例：知100Hz時的航運噪聲和6級海況下的噪聲譜級分別為69dB、71dB，

4、那么總噪聲譜級 dB 假設聲納系統的任務帶寬為100Hz，那么總噪聲級 dB1、根底知識2、海洋外表噪聲的空間相關函數 假設外表噪聲源具有如下的指向性 為 的噪聲強度。 兩水聽器所接納到的由海面面元 dS所輻射的噪聲聲壓差一時延2、海洋外表噪聲的空間相關函數面元噪聲源輻射聲壓：接納點處總聲壓：2、海洋外表噪聲的空間相關函數 假設 和 是平穩的，聲壓時空相關函數記： 海面處噪聲源本身的時空相關函數2、海洋外表噪聲的空間相關函數因此，時空相關函數假定海面上的源是不相關的，即 ：與源坐標無關的面元噪聲源輻射 噪聲的自相關函數。2、海洋外表噪聲的空間相關函數因此，時空相關函數又所以2、海洋外表噪聲的空

5、間相關函數引入變量那么假設 ，垂直方向噪聲場的相關系數為2、海洋外表噪聲的空間相關函數假設 ，程度方向噪聲場的相關系數為 2、海洋外表噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：1垂直方向噪聲場的空間相關系數m=1時m=2時2、海洋外表噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：2程度方向噪聲場的空間相關系數m=1時又： 所以：2、海洋外表噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：2程度方向噪聲場的空間相關系數m=2時2、海洋外表噪聲的空間相關函數 對于單頻或頻帶較窄的噪聲，其相關特性曲線如以下圖。3、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量 當風和浪達3-4級時，300-400Hz以上的頻率，上述模型與實驗數據很一致。

6、當風平浪靜時，或在低頻段，實際計算和實驗數據的分歧通常很大，這能夠與聲折射和海底反射的忽略有影響。O 600-800Hz 200-400Hzm=24 級200-400Hz-v=6-7m/sv=20m/sm=23、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量 圖a闡明實驗點與四級海況下對600-800Hz頻帶內的噪聲的計算曲線極其相符，在同樣條件下，對200-400Hz的較低頻率所得數據已與近似曲線符合得不好。由于頻率的降低，一切更遠的源都對接納點處的噪聲場構造有影響，而且從噪聲源傳來的信號幾乎是沿程度方向的。O 600-800Hz 200-400Hzm=24 級200-400Hz-v=6-7m/sv=20m/

7、sm=23、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量 圖b闡明只需在約20m/s的強風條件下，實驗和計算數據才很好地符合。當風速為6-7m/s時，實驗數據與低頻噪聲計算值有艱苦差別。O 600-800Hz 200-400Hzm=24 級200-400Hz-v=6-7m/sv=20m/sm=23、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量 結論：綜合已有的資料闡明，在300-400Hz以下頻段內，當取噪聲指向性函數的指數為0.5或1時，實驗和計算結果符合得最好；對于500Hz以上的頻率，那么取1、2、3。同時，隨風速增大或頻率增高，指數應增大。從空間相關函數的外形可以得出噪聲場各向異性的結論，這種各向異性隨丈量海區的風速

8、和浪級的增長而加強。見以下圖3、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量三個坐標軸方向的噪聲場空間相關特性丈量曲線3、海洋噪聲空間相關函數實驗丈量 結論：在程度面內各向異性場的特點是，在平行于海面風浪和涌的波陣面的方向上有很大的聲能流。看來，這種效應產生的緣由在于來自遠方的噪聲的性質和傳播條件。假設海面波浪是規那么的，那么垂直于海面波浪及涌的波陣面傳播的噪聲比沿波陣面傳播的噪聲遭到更大的散射。證明上述結論的實驗結果為以下圖。在圖中可以看到，垂直于風浪和涌的傳播方向的能流具有較高的角密度。當基陣方向與程度面夾角為26度時，圖形伸得最長，當基陣俯視角為-52度時，圖像實踐上是各向同性的。3、海洋噪聲空間相關函

9、數實驗丈量海洋中海面波浪產生的噪聲場的各向異性特征4、海洋噪聲場源的空間分布建立噪聲場實際模型，必需知道噪聲源的空間分布及其根本特征。海洋動力學噪聲場各種特性的 實驗研討結果一致闡明，噪聲 源分布在海面附近。實驗資料闡明海面噪聲源是非 相關的。在大多數情況下，接納到的噪 聲譜與源的輻射譜是一致的， 并且只是在高頻段接納到的譜 與輻射譜稍有差別，前者約以 0.6-0.8dB/Oct的速率向高頻傾斜。答案陣元間距要求小于1倍波長，通常取半波長。緣由：均勻各向同性噪聲場的空間相關函數第一零點為半波長。噪聲場的研討還可進展海底聲學參數的反演等。5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數 假設噪聲源均勻分布在球

10、面上， 兩水聽器所接納到的由球面面元 dS所輻射的噪聲聲壓也只差一時 延5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數面元噪聲源輻射聲壓：接納點處總聲壓：5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數 假設 和 是平穩的，聲壓時空相關函數記： 球面處噪聲源本身的時空相關函數5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數因此，時空相關函數假定球面上的源是不相關的，即 ：與源坐標無關的面元噪聲源輻射 噪聲的自相關函數。5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數因此，時空相關函數又所以5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數引入變量那么假設 ，垂直方向噪聲場的相關系數為5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數假設 ，程度方向噪聲場的相關系數為 5、均勻各

11、向同性噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：1垂直方向噪聲場的空間相關系數5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：2程度方向噪聲場的空間相關系數又： 5、均勻各向同性噪聲的空間相關函數討論單頻或窄帶噪聲：3恣意方向噪聲場的空間相關系數所以：疑問？矢量水聽器該如何成陣？噪聲矢量場的空間相關特性如何？6、均勻各向同性噪聲矢量場的空間相關函數平面波聲壓與質點振速的關系6、均勻各向同性噪聲矢量場的空間相關函數 在均勻各向同性噪聲場中，噪聲源dS的輻射聲壓與質點振速可表示為：6、均勻各向同性噪聲矢量場的空間相關函數 兩個矢量水聽器接納信號為：矢量水聽器I：6、均勻各向同性噪聲矢量場的空間相關函數 兩個矢量水聽器接納信號為：矢量水聽器II：6、均勻各向同性噪聲矢量場的空間相關函數令： 那