海洋的聲學(xué)特性ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-31 04:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程，導(dǎo)致聲波的吸收。 海水中的聲吸收 海水超吸收 Schulkin和 Marsh根據(jù) 2~25kHz頻率范圍內(nèi)所作的大量測量結(jié)果，歸納的半經(jīng)驗(yàn)公式： kmdBffBfffSfATTT /22???? ???A ???B2731 5 206 ???? TTf馳豫頻率隨溫度升高而增加 。 海水中的聲吸收 ? 主要是 MgSO4馳豫現(xiàn)象引起的嗎？ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：海水中含有溶解度很大的 NaCI，NaCI的存在使得海水超吸收反而下降。這是由于NaCI對(duì)水分子結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生影響所致。在高頻，NaCI濃度越大，吸收越小。 ? 在 5kHz頻率以下低頻，聲吸收又明顯增加，比SM公式所給的結(jié)果更大，為什么？ 這是由于海水還存在包括硼酸在內(nèi)的其它化學(xué)馳豫現(xiàn)象。 海水中的聲吸收 海水超吸收 Thorp給出了低頻段（馳豫頻率約為 1kHz）吸收系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式（適用 4℃ 溫度附近 ）： kmdBffff /410012222????? 在低頻，若計(jì)入純水的粘滯系數(shù)，則吸收系數(shù)為： kmdBfffff /41001 242222???????? 海水中的聲吸收 吸收系數(shù)與壓力關(guān)系 隨壓力的增加而減小： 深度每增加 1km其吸收系數(shù)減小 %。 ? ?H50 ???? ??海水的聲吸收系數(shù)與 聲波頻率、溫度、壓力、鹽度 等因素有關(guān)，但鹽度的影響較??；對(duì)于不同聲波頻率，應(yīng)選擇不同的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算海水的吸收系數(shù)。 海水中的聲吸收 非均勻液體中的聲衰減 一般海水含有各種雜質(zhì)，如氣泡、浮游生物、懸浮粒子以及湍流形成溫度不均勻區(qū)域等，它將增加海水的聲傳播損失。 含有氣泡群的海水具有非常高的聲吸收： ?熱傳導(dǎo)效應(yīng)： 氣泡壓縮、膨脹，內(nèi)部溫度升高，發(fā)生熱交換，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉。 ?粘滯性： 海水對(duì)氣泡壓縮、膨脹的粘滯作用，也消耗部分聲能。 ?聲散射： 氣泡壓縮、膨脹形成二次聲輻射，對(duì)入射聲產(chǎn)生散射，使聲能明顯減小。 海水中的聲吸收 非均勻液體中的聲衰減 ?海洋內(nèi)部氣泡密度很小，可以忽略它對(duì)聲吸收影響。 ?在有風(fēng)浪的海面附近，由于風(fēng)浪攪拌作用，會(huì)產(chǎn)生許多氣泡，影響聲傳播。 ?艦船航行形成尾流含有大量氣泡，嚴(yán)重影響聲傳播。 一艘驅(qū)逐艦以 15節(jié)航速航行將產(chǎn)生 500m長的尾流， 8kHz衰減系數(shù)為 ， 40kHz衰減系數(shù)為 。 1節(jié)＝ 1海里 /小時(shí)＝ /秒（ 1海里＝ 1852米） 海水中的聲吸收 海水中的聲吸收 海底 海底對(duì)聲傳播影響 海底結(jié)構(gòu)、地形和沉積層 聲波吸收、散射和反射 水聲設(shè)備作用距離 海底 實(shí)驗(yàn)研究表明 ：海底聲波反射系數(shù)與海底地形有明顯依賴關(guān)系。對(duì)于高于幾千赫頻率聲波，海底粗糙度是影響聲波反射主要作用。 海底對(duì)聲傳播影響 反向散射強(qiáng)度 ms：單位界面上單位立體角中所散射出去的功率與入射波強(qiáng)度之比。 指向聲源方向的聲散射 海底 海底對(duì)聲傳播影響 深海平原反向散射強(qiáng)度與入射角 關(guān)系 : ① 在小入射角時(shí)，散射強(qiáng)度隨入射角減小而增加。 ②在入射角大于 15o時(shí)， 10lgms與cos2θ成正比 — 蘭伯特散射定律 。 ③在小入射角時(shí)，散射強(qiáng)度一般與頻率無關(guān)； ④在大入射角時(shí)，散射強(qiáng)度可能與頻率的四次方乘正比。 海底 海底對(duì)聲傳播影響 粗糙海底反向散射強(qiáng)度與入射角 關(guān)系 : 反向散射強(qiáng)度基本上與入射角和頻率無關(guān)。 海底 海底沉積層 概念描述： 覆蓋海底之上的一層 非凝固態(tài) （處于液態(tài)和固態(tài)之間）的物質(zhì)。 物理性質(zhì) （ 1）密度 沉積層密度（指飽和容積密度：水＋無機(jī)物）： ? ? sw nn ??? ??? 1 孔隙度 n －體積百分比 3/0 2 cmgw ??s?深海平原和丘陵，粉砂粘土是主要沉積物類型 。 （ 2）聲速 沉積層中有壓縮波速度（聲速）和切變波速度兩種 ： Hamilton給出三種不同類型沉積物的聲速、密度和孔隙度的實(shí)驗(yàn)值（見教材）。 ?GEc 34???Gcs ?孔隙度可測量和計(jì)算，因此可以預(yù)報(bào)聲速。 n??聲速與密度的關(guān)系與聲速與孔隙度之間的關(guān)系相同 海底 （ 3）衰減損失 沉積層中聲波衰減系數(shù) ： 海底 mKf??K為常數(shù)； f為頻率， kHz； m為指數(shù)， m≈1。 A曲線為近陸地沉積層； B曲線為沿海粘土沙地； C曲線為海底。 海底 海底聲反射 海底反射損失： 反射聲振幅相對(duì)入射聲振幅減小的分貝數(shù)，定義為： VppBLir lg20lg20 ????海底反射損失為正值， BL分貝數(shù)越大，海底反射損失越大； 為反射系數(shù)模值。 V 海底 （ 1）高聲速海底 特點(diǎn)： 海底呈液態(tài)、聲速大于海水聲速。 曲線 a是海底沒有聲吸收情況；曲線 b和 c是海底有聲吸收情況；曲線 c海底聲吸收大于曲線 b海底聲吸收。 12 cc ? 1?n 海底 （ 2）低聲速海底 特點(diǎn)： 聲速小于海水聲速。 曲線 a是海底沒有
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1