水声学-海洋的声学特性

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1、第三章海洋的声学特性第六讲海面和海底的声学特性本讲主要内容本章知识点测试海底的声学特性海面的声学特性海洋内部的不均匀性2CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU0、第三章知识点测试画出三种常见的海水声速分布，解释其形成的原因。深海声道声速分布表面声道声速分布浅海负梯度声速分布声波在海水中传播时其声强会逐渐减少的原因有哪些？几何扩展、吸收、散射海水声吸收的原因是什么？切变粘滞声吸收、热传导声吸收、驰豫吸收含气泡群的海水声吸收的原因是什么？切变粘滞声吸收、热传导声吸收

2、、散射摇号平台3CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底结构、地形和沉积层是影响声波传播的重要因素4CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底对声波的吸收、散射和反射等声学特性关系到水声设备作用距离的远近海底声波反射系数与海底地形有明显的依赖关系。高于几千赫频率的声波，海底粗糙度是影响声波反射的主要作用反向散射强度(朝声源方向的声散射)定义：单位界面上单位立体角中所散射出去的功率与入射

3、波强度之比。5CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU深海平原海底反向散射强度与入射角的关系在小入射角时，散射强度随入射角增大而减小，与频率一般无关入射角>5度时，散射强度10lgms近似与成正比大入射角时，散射强度可能与频率的四次方成正比一、海底声学特性6CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性非常粗糙海底反向散射强度与入射角的关系反向散射强度几乎与入射角无关反向散射强度几乎与频率无关：为什么人们关心海底

4、反向散射强度？7CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性为什么人们关心海底反向散射强度？传统的声纳为收发合置声纳传统声纳的工作频率较高海底的声散射形成海底混响一维、二维界面的声散射强度双基地声纳多基地声纳低频声散射强度8CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底声散射原因：海底表面的不平整性海底内部的不均匀性建模：微扰法小斜率近似9CollegeofUnderwaterAcousticEn

5、gineeringHEU一、海底声学特性人们关心的海底参数声速（反演）密度（反演）衰减系数（反演）底质（取样）垂直分层结构（取样）：如何获取海底的声学参数？如何快速准确获取？10CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性多波束侧扫声纳探测海底底质11CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底沉积层的声学特性描述：覆盖海底之上的一层非凝固态（处于液态和固态之间）的物质。声速：沉积层中有压缩波速

6、度（声速）和切变波速度两种。衰减系数（dB/m）海底声反射损失定义：反射声振幅相对入射声振幅减小的分贝数12CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底反射系数模和反射损失BL值随掠射角的变化高声速海底：a曲线有一段是直线，表示什么物理含义？13CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底反射系数模和反射损失BL值随掠射角的变化低声速海底14CollegeofUnderwaterAcoust

7、icEngineeringHEU深海实测的海底反射损失特征：存在一个“分界掠射角”——海底反射损失的一个特征参数当时，反射损失值较小，随增大而增加当时，反射损失较大，与无明显依赖关系一、海底声学特性15CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU一、海底声学特性海底反射损失简化模型——三参数模型16CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU海底反射损失简化模型——三参数模型三参数：、、参数计算：V0：Q：一、海底声学特性17Co

8、llegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU海底反射损失简化模型——三参数模型Q的计算具体过程：实际海底存在吸收，可将海底声速视为复数，此时不再发生全内反射。一、海底声学特性18CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHEU海底反射损失简化模型——三参数模型Q的计算具体过程取：令：一、海底声学特性19CollegeofUnderwaterAcousticEn