西北工业大学2008至2009学年第一学期声纳原理期末考试试题a

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1、西北工业大学2008至2009学年第一学期声纳原理期末考试试题A诚信保证本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。                                     本人签字：            编号：        西北工业大学考试试题（卷）2008 －2009 学年第 一 学期开课学院 航海学院           课程  声纳原理      学时 48 考试日期 2008年12月5日      考试时间 2  小时    考试形式（闭）（A）卷题号一二三四五

2、六七总分得分考生班级学　号姓　名1．（10分）给出被动声纳方程，解释声纳方程中各项参数的物理意义，并画出被动声纳的基本原理框图。2．（15分）设有一部拖曳式线列阵声纳，采用的水听器阵列由64个无指向性阵元构成，阵元等间距分布，间距为0.75米（考虑声速为1500m/s）。（a）求当该声纳工作在100Hz、200Hz、500Hz、1kHz和1.5kHz时该声纳基阵的指向性指数DI。（10分）（b）在该声纳的水听器阵列远场垂直于该阵列的方向上，有一个潜艇目标的辐射噪声谱级在1kHz时为110dB。潜艇辐射噪声传播到声纳阵列时

3、的传播损失是85dB，本地噪声为谱级76dB的平坦谱。水听器阵列接收到该潜艇辐射噪声后，进行常规波束形成（假设波束指向方向正对目标方向）。试求波束输出在1kHz上的信噪比。（5分）3．（20分）假设一个由N阵元组成的均匀分布直线阵，阵元间距为d，各阵元接收灵敏度相同。现有位于该直线阵远场的声源，入射到该阵列时可以看作平面波，且入射方向为，并设该阵列第0个阵元接收到的信号为。注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。　　2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。          　　　　　

4、共2页　　第1页西北工业大学命题专用纸（a）试推导该阵列各阵元接收信号直接相加后的输出信号表达式。（10分）（b）写出N元直线阵波束图表达式。（3分）（c）画出N＝4和N＝5时的波束图（横坐标区域取），要求标出零点对应的角度位置。（7分）4．（10分）设人耳能分辨声强的相对变化量为。现用一个间距为0.75米，工作于1.5kHz的20元线阵（收发共用）进行最大值定向。（a）分析在主动探测情况下的定向精度。（5分）（b）如果采用被动方式定向，分析定向精度。（5分）5．（15分）利用一个单波束声纳测本舰航速，波束俯角为。设发射

5、信号频率为，水中声速为。若波束前向发射，测得多普勒频移为，求船的水平速度（无纵倾和上下起伏，采用简化公式）。若有纵倾角（无上下起伏），则在不修正的情况下，会带来测速误差（10分）若用两个俯角为的波束同时发射，纵倾角（无上下起伏），，测速误差（5分）6．（30分）信号的模糊函数定义为（a）试推导单频矩形脉冲信号     的频谱函数和模糊函数。（10分）（b）求出固有时间分辨力和固有频移分辨力的表达式。（10分）（c）若有一部采用上述信号为发射信号的主动声纳，为了分辨同一方向相距为20m的两个静止点目标，对发射信号脉冲宽度的

6、要求是什么？（10分）教务处印制　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　       　　　共2页　　第2页西北工业大学《声纳原理》课程2008－2009学年第一学期期末考试标准答案和评分标准（A卷）1（10分）解：被动声纳方程：SL-TL-(NL-DI)=DTSL是噪声源辐射声源级；TL为传播损失，定量的描述了声波传播一定距离后声强度的衰减的变化；NL为噪声级，是用于度量环境噪声强弱的一个量；DI为接收指向性指数，即；DT为检测阈，即被动声纳原理工作框图2（15分）解：已知   应用范围故（a）       

7、                 （b）在1kHz时，潜艇的辐射噪声级为110dB，传播损失为85dB，本地噪声级为76dB，故波束输出时，故3（20分）解：由题知其中， 则  若对的幅度归一化，可得指向性函数：N=4 和N=5时的波束图零点位置：N=4时             N=5时4（10分）解：主动探测时，，，则  当时，因为 则  则故  被动探测时，则 则 故 5（15分）解：单波束前向发射时， ，则  （5分）当有纵倾角时，，则 则   （5分）双波束同时向前后发射时，则 当有纵倾角时，，则  ，则  则

8、   （5分）6（30分）解：（a）令信号的幅度为1，模糊函数为当时，单频矩形脉冲的模糊函数为故综上可得单频矩形脉冲的模糊函数为（5分）频谱函数为（需要有推导过程）（5分）（b）模糊度图与时延轴两个交点间的时延差定义为信号的固有的时延分辨力。取=0的截面有  当时，解得 （5分）模糊度图与频移轴两个交点间的频移差定义