水聲學(xué)-典型傳播條件下的聲場(chǎng)(已修改)
2025-05-11 12:42 本頁(yè)面
【正文】 第五章 典型傳播條件下的 聲場(chǎng) College of Underwater Acoustic Engineering 2 第四章知識(shí)要點(diǎn) ? 定解條件 ? 第一類齊次邊界條件（ 絕對(duì)軟 ） ? 第二類齊次邊界條件（ 絕對(duì)硬 ） ? 邊界上密度或聲速的有限間斷（ 壓力和法向質(zhì)點(diǎn)振速連續(xù) ） ? 波動(dòng)聲學(xué) ? 簡(jiǎn)正波臨界頻率 ? 簡(jiǎn)正波截止頻率 ? 簡(jiǎn)正波的特征 College of Underwater Acoustic Engineering 3 ? 簡(jiǎn)正波相速度 ? 簡(jiǎn)正波群速度 ? 射線聲學(xué) ? 基本物理量的描述 ? 射線聲學(xué) ? 聲線、聲線的傳播時(shí)間、傳播距離 ? 平面波、球面波的聲線圖 ? 程函方程 ? 射線聲學(xué)的應(yīng)用條件 ? Snell折射定律 ? 恒定聲速梯度下聲線軌跡方程求解 ? 一般采用曲率半徑，結(jié)合平面幾何的方法 College of Underwater Acoustic Engineering 4 ? 恒定聲速梯度下聲線水平傳播距離求解 ? 曲率半徑和平面幾何法 ? 已知掠射角時(shí)的傳播距離公式 ? 已知深度時(shí)的傳播距離公式 ? 聲線圖繪制 ? 聚焦因子物理意義 College of Underwater Acoustic Engineering 5 本章主要內(nèi)容 ? 鄰近海面的水下點(diǎn)源聲場(chǎng) ? 解的表示（重點(diǎn)） ? 聲壓振幅隨距離的變化（重點(diǎn)） ? 表面聲道聲線參數(shù) ? 反轉(zhuǎn)深度（了解） ? 臨界聲線（重點(diǎn)） ? 跨度（了解） ? 循環(huán)數(shù)（了解） College of Underwater Acoustic Engineering 6 本章主要內(nèi)容 ? 傳播時(shí)間（了解） ? 截止頻率（了解） ? 傳播損失（了解） ? 傳播損失的經(jīng)驗(yàn)公式（了解） ? 深海聲道概述（了解） ? 深海聲道的典型聲速分布（了解） ? MUNK的 SOFAR聲道聲速剖面標(biāo)準(zhǔn)分布 ? 線性模型 College of Underwater Acoustic Engineering 7 本章主要內(nèi)容 ? 聲道信號(hào)的基本特征（了解） ? 聲線和信號(hào)波形 ? 匯聚區(qū)和聲影區(qū) ? 深海聲道典型聲線軌跡（ 補(bǔ)充內(nèi)容 ） （了解） ? 深海聲道中的平均場(chǎng)和傳播損失（了解） ? 深海負(fù)梯度（了解） ? 深海負(fù)躍層（了解） College of Underwater Acoustic Engineering 8 本章主要內(nèi)容 ? 淺海平均聲強(qiáng)（了解） ? 硬底、聲速均勻淺海 ? 海底有吸收的均勻淺海 ? 3/2次方衰減律的適用距離 ? 時(shí)的聲強(qiáng)衰減規(guī)律 ? 傳播損失 ? 傳播損失的分段表示 ? 淺海傳播的 Mash和 Schulkin半經(jīng)驗(yàn)公式 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 ? 從虛源表示式求傳播損失 mrr?College of Underwater Acoustic Engineering 9 ? 鄰近海面的水下點(diǎn)源聲場(chǎng) ? 解的表示 靠近海面的點(diǎn)源在 S點(diǎn)，接收點(diǎn)在 P點(diǎn)。將海面視為 絕對(duì)軟 的平面，根據(jù) 鏡反射原理 引入一個(gè)虛源 S1，問(wèn)接收點(diǎn) P的聲壓為多少？ College of Underwater Acoustic Engineering 10 212111 j k Rj k ReReRp ?? ??? ? ???????? ??????212212121 21 RzzRzRzzRR? ? ???????? ??????212212122 21 RzzRzRzzRR 注意： 這里利用平面聲波的反射系數(shù)代替球面波的反射系數(shù)，對(duì)于平整海面來(lái)說(shuō)是正確的。 ? 聲壓振幅隨距離的變化 已知二項(xiàng)式展開式： 則： ??? ????????? nzn nzz ! )1()1(1)1( ?????College of Underwater Acoustic Engineering 11 ? ?Rzjj kRRj kz zRj kz zeeeRzzRzeRzzRzRp22122121221211121211????????????????????????????????? 聲壓振幅隨距離的變化 則： 聲壓振幅近似為： j k ReRzzkjRzzkRzzRp??????? ?????????????? 1121 s i nc o s2???????RzzkRp 1s in2College of Underwater Acoustic Engineering 12 ? 討論 1） 當(dāng) ， 時(shí)，聲壓取 極大值 ，且是單個(gè)點(diǎn)源的兩倍。 解釋： 直達(dá)聲與海面反射聲同相疊加。 2） 當(dāng) ， 時(shí)，聲壓取極小值 解釋： 直達(dá)聲與海面反射聲反相疊加。 ??????? ??211Nk zzR N ?,2,1,0?NNRp /2m a x ??Mk zzRM1? ?,2,1?M31m i n /2 MRzzp ?College of Underwater Acoustic Engineering 13 ?討論 3） 近場(chǎng)菲涅耳（ Fresnel）干涉區(qū)向遠(yuǎn)場(chǎng)夫朗和費(fèi) （ Fraunhofer）區(qū)過(guò)渡點(diǎn)，即 ： 4） 當(dāng) 時(shí)，聲壓振幅為 ?102 k zzR ??12 k zzR ??212Rk zzp ?),m ax ( MN RRCollege of Underwater Acoustic Engineering 14 菲涅耳區(qū) 夫朗和費(fèi)區(qū) 注意： ? 近場(chǎng)菲涅耳區(qū)聲壓振幅起伏變化，遠(yuǎn)場(chǎng)夫朗和費(fèi)區(qū)聲壓振幅單調(diào)變化； ? 對(duì)于非均勻聲速分布，上述干涉現(xiàn)象仍然存在。 ?10 2 kzzR ?College of Underwater Acoustic Engineering 15 ?傳播損失 根據(jù)定義： 1） 近場(chǎng) 當(dāng) ， 時(shí)， 當(dāng) ， 時(shí)， 2） 遠(yuǎn)場(chǎng) ， ?????? ????????Rk zzRTL 1s i nlg20lg20RTL lg60?RTL lg40? ? 12kzzR ??)()1(lg20)()1(lg10rPPrIITL ??)/(1 ?Mk zzR ? ?,2,1?M ?????? ?? ?)21(/1 Nk z zR ?,2,1,0?N RTL lg20?College of Underwater Acoustic Engineering 16
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