水声学第七章 海洋中混响.pptVIP

College of Underwater Acoustic Engineering 第七章 海洋中的混响 第六章知识要点 目标强度 概念与定义 刚性大球的目标强度理论推导 常见声纳目标的目标强度的一般特征 潜艇的目标强度随方位的变化关系及原因 潜艇的目标强度随测量距离的变化关系及原因 潜艇的目标强度随脉冲宽度的变化关系及原因 目标强度的实验测量 比较法测量目标强度原理 第六章知识要点 目标强度的实验测量 直接法测量目标强度原理 应答器法测量目标强度原理 实验室测量目标强度注意四项 简单几何形状物体的目标强度 刚性球体的目标强度 有限长柱体正横方向的目标强度 目标回波 回波信号的形成及一般特征 本章主要内容 实验测量的混响信号（参考内容） 海洋混响基本概念（重点） 混响的分类 散射强度 等效平面波混响级 基本假定 体积混响（重点） 对混响有贡献的区域 本章主要内容 体积混响（重点） 体积混响理论 深水体积混响源及其特征 舰船尾流 海水中气泡的声学特性（了解） 海面表层内的空气泡 小气泡对声波的吸收作用 小气泡的共振频率 本章主要内容 海水中气泡的声学特性（了解） 单个气泡的散射截面、吸收截面和消声界面 衰减系数 含气泡水介质中的声速 海面混响（重点） 海面散射的理论处理 海面散射强度 关于海面散射的理论 本章主要内容 海底混响（重点） 海底混响的理论处理 海底散射强度 关于海底反向散射的理论解释 混响的统计特性（了解） 分布函数及平均起伏率 混响的相关特性 频率分布 混响的预报（重点） 实验测量的混响信号 混响波形图及其声音 实验测量的混响信号 混响波形局部放大 海洋混响基本概念 混响的分类 混响的形成 混响的特点 紧跟在发射信号之后 随时间衰减 海洋混响基本概念 混响的分类 海水中流砂粒子、海洋生物，海水本身的不均匀性等对声波散射所形成的混响?体积混响 海面的不平整性和波浪形成的气泡层对声波散射所形成的混响?海面混响 海底及其附近散射体形成的混响?海底混响 提示：海面混响和海底混响统称为界面混响（散射体分布是二维的） 海洋混响基本概念 散射强度 定义：参考距离1米处被单位面积或体积所散射的声强度与入射平面波强度比值的分贝数。 注意：散射强度也是在远场测量后再归算到单位距离处的。 应用 1）散射强度是表征混响的一个基本比值，可利用它计算各类混响的等效平面波混响级或进行混响预报； 海洋混响基本概念 散射强度 应用 2）体积混响的反向散射强度值为-70dB~-100dB，远小于海面和海底值。 等效平面波混响级 描述：若接收器接收来自声轴方向入射的强度为 的平面波输出端电压为V，如将接收器放置在混响声场，声轴对着目标，接收器输出端电压也为V，则混响场的等效平面波混响级RL为： 海洋混响基本概念 等效平面波混响级 定义： 注意：混响是随时间指数衰减的，因此，它对接收信号干扰的大小与信号到达时间有关。 计算等效平面波混响级的基本假定 直线传播，计及球面衰减和海水吸收： 海洋混响基本概念 基本假定 散射体分布是随机均匀的，且每个散射体贡献相同； 散射体数量极多，单位体积元和面元有大量散射体： 不考虑多次反射：只考虑一次散射 脉冲时间足够短，忽略体积元和面元尺度范围内的传播效应。 体积混响 对混响有贡献的区域 海洋中存在大量散射体，它们距离声源和接收器的远近不一样，入射声波照射到散射体的时刻有先后。某时刻的混响是该时刻所有到达接收器的散射波的总和。 结论：海洋中只有部分散射体对某时刻混响有贡献 考虑收发合置情况，声源、接收器位于O点，发射脉冲宽度为 ，根据球面扩展假设，该脉冲在海水中形成一个厚度为 的扰动球壳层，发射脉冲结束后的 时刻，该扰动球的内外半径为： ， 体积混响 对混响有贡献的区域 体积混响 对混响有贡献的区域 解释：球壳内的散射体在 时刻的散射波，不能在同一时刻传到接收器。球壳内层半径为 的A点脉冲后沿激发的散射波在 时刻开始传向接收点；而半径为 的B点， 脉冲前沿在 时刻开始 向接收点发出散射波，到达A 点的时刻恰好也是 ，它们 可在 时刻同时到达接收点。 体积混响 对混响有贡献的区域 提示：位于 和 之间的散射体都和B点类似，都会对 时刻的混响有贡献。上述推导也适用于海面和海底混响，只是圆环替代球壳。 体积混响理论 体积混响 体积混响理论 假设散射体为均匀分布，发射器的指向性为 1）单位