2.2.2 海水中的声传播衰减.pdfVIP

水声学

UnderwaterAcoustics

海水中的声传播衰减II

纯水的超吸收

超吸收：实际吸收系数的测量值远大于经典吸收系数

理论值，两者差值称为超吸收

提示：1947年，Hall提出水的结构驰豫理论，成功

解释了水介质的超吸收原因。

曲线A—Hall理论计算

曲线B—经典声吸收

海水的超吸收

原因一：

海水中含有溶解度较小的MgSO4，它的化学反应的驰

豫过程引起超吸收。

提示：

在声波作用下，MgSO化学反应的平衡

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被破坏，达到新的动态平衡，这种化学

的驰豫过程，导致声波的吸收。

海水的超吸收

原因二：

实验表明，海水中含有溶解度很大的NaCl，

NaCl的存在使得海水超吸收反而下降。

这是由于NaCl对水分子结构变化产生影响

所致。在高频，NaCl浓度越大，吸收越小。

海水的超吸收

原因三：在5kHz频率以下低频，声吸收又明显增加，

这是由于海水还存在包括硼酸在内的其它化学驰豫现

象。

S-M半经验公式

海水的超吸收

Thorp给出的经验公式

吸收系数与压力的关系

提示：海水的声吸收系数与声波频率、温度、压力、盐度等因

素有关，但盐度的影响较小；对于不同声波频率，应选择不同

的经验公式计算海水的吸收系数。

含气泡海水的声衰减

热传导：

气泡压缩、膨胀，内部温度升高，发生热交换，声能转化为热能

而消耗掉。气泡的压缩、膨胀受海水的粘滞作用也消耗部分声能。

再辐射：

气泡的压缩膨胀向外辐射声能。

散射：

气泡压缩、膨胀形成二次声辐射，对入射声产生散射，使声能明

显减小。

含气泡海水的声衰减

举例：

一艘驱逐舰以15节航速航行将产生500m长的尾流

(wake)，8kHz时衰减系数为0.8dB/m，40kHz时

衰减系数为1.8dB/m。

小结

超吸收的概念

海水超吸收的原因

含气泡海水声衰减的原因