2.4 海面的声学特性.pdfVIP

水声学

UnderwaterAcoustics

海面的声学特性

海面波浪

周期性——周期、波长、波速和波高等量描述其特征；

随机起伏性——概率密度分布、方差、谱和相关函数等

描述其特征。

海面波浪

海况等级

海面波浪

波浪的基本特征

重力表面波：以重力作为恢复力的波动

表面张力波：以表面张力作为恢复力的波动

波浪的等级

平均波高、有效波高、平均1/10最大波高

波浪的统计特征

水声学中经常将波高的概率分布视为高斯分布

充分成长的海浪谱

Pierson-Moskowitz谱（P-M谱）

海面表层内的气泡层

声波的吸收体

声波的散射体

海面混响的主要来源

海面对声传播的影响

镜反射

漫散射

形成散射场。随着海面粗糙度增加，漫散射场占主要

分量。

反向声散射

形成海面混响

海面波动

导致海面散射波产生多普勒频移和信号起伏

海洋内部的不均匀性

湍流

描述：流体流经固体表面或是流体内部出现的一种不规则运动。

它是一种随机运动的旋转流。

它形成海水中温度和盐度的细微结构变化，引起声速的微结构

变化。

内波

描述：两种不同密度液体在其叠合界面上所产生的波动。

波长可达几十公里到几百公里，波高从几米到上百米。

对低频、远距离的声传播信号有重大影响。

海洋内部的不均匀性

海流

描述：海水从一个地方向另一个地方作连续流动的现象。基本在

水平方向上流动，流速较快，呈长带状。其边缘将海洋分成物理

性质差异很大的水团的锋区，对声波传播影响较大。

深水散射层

描述：海洋中某些深度上水平聚居的生物群。

随着昼夜上下移动，同时也随纬度和季节变化。

由于气囊的共振散射，它会产生很大的混响背景（体积混响的主

要来源之一）。

小结

海面波浪的基本特征

海况等级

海面表层的气泡层

海面对声传播的影响

海洋内部的不均匀性