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b

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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B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）（

2、B）卷题号一二三四五六七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）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。（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。（7分）（b）写出N元直线阵指向方向的波束图表达式。（3分）（c）绘出N＝4和N＝5时指向0度的波束图（横坐标区域取）。（5分）3

3、．（10分）设本舰与目标舰均是匀速直线航行。本舰在15秒内以航向角60度航行了80米，并两次测得目标舰的方位角和距离分别为－1度、5000米和2度、4810米。求目标的速度大小和目标的航向角。4．（15分）设有一部舷侧阵声纳，采用的水听器阵列是一个8×32个无指向性阵元构成的平面阵，阵元在横向和竖向均为等间距分布，间隔均为0.75米（声速1500m/s）。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。          　　　　　共2页　　第1页西北工业大

4、学命题专用纸（a）求当该声纳工作在800Hz和1kHz时的指向性指数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的传播损失是85dB，本地噪声谱级为76dB。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）5．（20分）利用一个单波束声纳测本舰航速，波束俯角为。设发射信号频率为，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

5、上下起伏）。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（10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2m的两个静止点目标，对发射信号脉冲宽度的要求是什么？（10分）教务处印制　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　       　　　共

6、2页　　第2页《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（B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：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3（10分）解：本

7、舰运动时位变率测速法原理图由几何关系知：           则目标航向角为     则目标速度为         4（15分）解：平面阵的指向性指数为，当有声障板时，平面阵的指向性指数为，其中m为平面阵行数，n为平面阵列数，，（a）因为是舷侧阵，船身就相当于声障板，故    （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DT= SL-TL-(NL-DI)                             =110-85-（76-27）               

8、              =-24dB5（20分）解：单波束前向发射时， ，则 当有纵倾角时，，则 则  双波束同时向前后发射时，则 当有纵倾角时，，则  ，则  则  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