《船舶水下噪声》ppt课件

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1、第8章水下噪声概述噪声定义：指在特定条件下不需要的声音。水下噪声：（1）海洋环境噪声和舰船的自噪声声呐系统的主要干扰背景之一，限制装备性能。（2）目标（舰船、潜艇、鱼雷等）辐射噪声被动声呐系统的声源，通过接收该噪声实现目标检测。水下噪声研究的意义（水声对抗与反对抗）：（1）建立水下噪声的规律和特性，提高声呐设备的性能。（2）降噪处理，提高自身隐蔽性。8.1噪声的基本概念1、噪声描述噪声是一个随机过程，描述噪声的统计量有：（1）噪声的概率密度函数：（2）噪声的概率分布函数：（3）平稳随机过程：结论

2、：平稳随机过程的概率密度函数与时间无关。8.1噪声的基本概念1、噪声描述一般水中噪声被视为平稳随机过程，若噪声的声压概率密度函数表示为：为高斯分布，相应的噪声称为高斯噪声。其均值和方差：常识：一般将水声干扰噪声视为高斯噪声。8.1噪声的基本概念1、噪声描述一般，表征噪声统计特性的统计量：概率密度函数、数学期望、方差、相关函数、功率谱。由随机过程理论可知，噪声自相关函数的傅立叶变换即为功率谱密度函数：若噪声的功率谱是均匀，则称之为白噪声。8.1噪声的基本概念1、噪声描述时间平均表示：噪声声压有效值

3、：噪声声压有效值：等于介质阻抗为单位值时平均声强的平方根。如果假设噪声的平均值为零，介质阻抗为单位值，则它的方差便等于平均声强：8.1噪声的基本概念2、噪声频谱分析噪声声压是一个随机量，与时间量之间不存在确定关系，因此分析噪声声压幅值频谱没有意义；而随机过程功率谱函数是一个确定的统计量，反映了该过程的各频率分量的平均强度。根据信号频谱曲线形状划分：（1）线谱：数学上能够用傅氏级数来表示，水声中周期、准周期信号频谱就是线谱信号；（2）连续谱：频谱分析用傅氏变换来表示，水声中瞬态非周期信号频谱就是连

4、续谱。8.1噪声的基本概念2、噪声频谱分析声强平均频谱密度：声强频谱密度函数：带宽内的总声强：注意：连续谱某确定频率分量上的声强贡献无限小。8.1噪声的基本概念2、噪声频谱分析8.1噪声的基本概念2、噪声频谱分析海洋环境噪声级：注意：水下噪声是多种噪声源的综合迭加，每种噪声源的激励不尽相同，因此，它可能是线谱，也可能是连续谱，甚至是两种的迭加。水听器工作带宽内的噪声总声强假设水听器工作带宽内噪声谱和其响应是均匀的，则：8.1噪声的基本概念3、水下噪声指向特性水下噪声具有指向性：噪声源具有指向性、

5、噪声源空间分布、海洋传播条件等原因。常识：海面噪声（风浪噪声）—垂直指向性；远处航船的辐射噪声—水平指向性。注意：工程上将噪声视为各向同性的，便于信号处理。8.2海洋环境噪声海洋环境噪声也称自然噪声；研究环境噪声的目的：解决NL及其时空统计特性与环境因素之间的依赖关系，找出其规律，并由此作出必要的预报，为声纳设备设计、研制提供必要的数据。8.2海洋环境噪声1、深海中的环境噪声源从低频到高频次序讨论噪声源及其特性：（1）潮汐和波浪的海水静压力效应潮汐和海面波浪是海洋内部海水静压力变化原因，是低频噪

6、声源。（2）地震扰动地震是海洋中的极低频噪声源。（3）海洋湍流湍流产生噪声方式：湍流使水听器、电缆等颤动或作响——自噪声（不是自然噪声）；湍流压力变化辐射噪声——四极子源，衰减快，不是主要源；湍流区内部压力的声效应。深海洋流湍流是海洋中的低频噪声源。8.2海洋环境噪声1、深海中的环境噪声源（4）行船（2个理由）行船是50Hz~500Hz频率范围内主要噪声源，与风和天气无关，到达深水水听器方向接近水平。（5）海面波浪海面波浪噪声是500Hz~25000Hz频率范围内的噪声源，与海况和水听器处风速直

7、接相关，到达深水水听器方向接近垂直。——Kundson曲线8.2海洋环境噪声1、深海中的环境噪声源（6）热噪声海洋分子热噪声限制水听器高频灵敏度，等效热噪声谱级：DI—为指向性指数，单位dB；E—为转换效率，单位dB；f—频率，单位kHz8.2海洋环境噪声2、深海环境噪声谱Wenz谱级图：在一般情况下，它能够比较细致地描写出环境噪声的普遍规律性，被认为最具代表性的深海噪声谱曲线。8.2海洋环境噪声2、深海环境噪声谱深海环境噪声谱例子如右图，谱由斜率的不同的五部分组成，解释如下：（1）1Hz以下，

8、这段谱至今还不为人所知。估计该噪声来源于海水静压力效应或是地球内部的地震扰动。（2）谱斜率为-8~-10dB/倍频程，与风速仅有很微弱关系，最可能噪声源是海洋湍流（1Hz~20Hz）。8.2海洋环境噪声2、深海环境噪声谱（3）自然噪声谱变平，远处行船是主要噪声源（20Hz~500Hz）。（4）具有-5~-6dB/倍频程，噪声源是离测量点不远的粗糙海面。（5）海水介质分子热运动噪声，谱线斜率为6dB/倍频程。8.2海洋环境噪声2、深海环境噪声谱工程上，为预报海洋环境噪声级，需要不同条件下的平均典型