水声学-声波在目标上的反射和散射

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1、第六章声波在目标上的反射和散射邻近海面的水下点源声场声压振幅随距离的变化特征（近场/远场）传播损失表面声道表面声道特征反转深度、临界声线、跨度的概念传播损失（近距离/远距离）深海声道深海声道特征第五章知识要点2CollegeofUnderwaterAcousticEngineering声影区的概念传播损失（近距离/远距离）深海负梯度声线的特点与极限声线几何作用距离的概念深海负跃层概念对声传播的影响均匀浅海声场传播损失与距离的关系（近/中等/远距离）虚源表示的基本思想3CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度

2、（重点）目标强度概念刚性大球的目标强度常见声纳目标的目标强度的一般特征（重点）潜艇的目标强度鱼雷和水雷的目标强度鱼的目标强度本章主要内容4CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度的实验测量（重点）比较法测量目标强度直接法测量目标强度应答器法实验室测量常见声纳目标的目标强度（了解）简单几何形状物体的目标强度（了解）本章主要内容5CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标回波（重点）回波信号的形成回波信号的一般特征刚性球体的散射声场（了解）刚性不动球体的声散射刚性不动微小球

3、粒子对平面波的散射声波在弹性物体上的散射（了解）平面声波在弹性球体上的散射弹性物体散射声场的一般特征本章主要内容6CollegeofUnderwaterAcousticEngineering本章主要内容壳体目标上的回波信号（了解）稳态回波信号短脉冲入射时的回声信号用赫姆霍茨积分方法求解散射声场（了解）赫姆霍兹积分解菲涅尔半波带近似法7CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念水下目标1）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷2）民用目标：鱼群3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底等研究声纳目标回波特性的

4、意义A）主动声纳目标检测和识别的依据B）对声纳设备的设计和应用有重要意义8CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念定义：目标强度TS定量描述目标声反射本领的大小，其定义为式中，为入射声波强度；为离目标声中心1米处的回声强度。9CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念目标的声中心：假想的点，可位于目标的内部或外部，回声由该点发出。收发分置（bistatic）：回声强度是入射方向和回声方向的函数。收发合置（monostatic）：回声强度仅是入

5、射方向的函数，即为反向反射或反向散射。提示：多数声纳为收发合置型的，本章主要讨论反向反射情况下的目标回声问题。问题：水下目标的目标强度是大于零还是小于零？为什么？10CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度大球：ka>>1，k为波数刚性：声能不会透入球体内部反射声线：局部平面镜反射定律理想反射体：声能无损失地被球面所反射到范围内的入射声功率：11CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度从到入射的声波被限制在到的范围内。散射声功率

6、：12CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度根据入射声功率等于散射声功率有：求得刚性大球的目标强度：结论：TS值与声波频率无关，只与球半径有关。提示：尤立克《水声原理》应用能量守恒进行推导13CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度问题：潜艇不同方位的目标强度是否一样？正横方向艇首14CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度潜

7、艇的目标强度与方位、频率、脉冲宽度、深度和测量距离等因素有关。测试艇：柴油动力潜艇时间：二战前后。正横方向：12～40dB，平均值25dB18艘潜艇正横方向目标强度直方图15CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度随方位的变化潜艇目标强度与方位角关系曲线呈“蝴蝶形”图形。潜艇目标强度随方位的变化16CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度随方位的变化1）在艇的舷侧正横方向上，目标强度值最大

8、，达25dB，系由艇壳的镜反射引起；2）在艇首和艇尾方向，目标强度最小，约10～15dB，系由艇壳和尾流的遮