声波在目标上的反射和散射

《声波在目标上的反射和散射》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、声波在目标上的反射和散射水下目标含义军事目标：舰船、潜艇、鱼雷、水雷民用目标：鱼群礁石等无限延展非均匀体：深水散射层、海面、海底等反射体、散射体→回波信号→有规信号散射体→回波信号→统计信号（混响）研究声呐目标回波特性意义主动声呐目标检测和识别的依据对声呐设备的设计和应用有重要意义本章的主要内容目标强度参数定义常见声呐目标的目标强度值和特性刚性和弹性球体散射场特性目标回波壳体目标的回波信号求解散射声场的理论方法目标强度TS：目标强度TS定量描述目标反射本领的大小。定义：式中，为入射波强度；为离目标

2、声中心1米处的回声强度。5.1目标强度目标QCPIr1m目标的声学中心：假想的点，可位于目标的外部或内部，回声由该点发出。收发分置：回声强度是入射波方向和回波方向的函数。收发合置：回声强度仅是入射波方向的函数，反向反射或反向散射。多数声呐为收发合置型的，因此本章主要讨论反向散射情况目标回声问题。通常情况下，水下目标的目标强度TS为正值，为什么不能说回声强度高于入射声强度？5.1目标强度5.1目标强度刚性大球的目标强度①刚性不动球体：半径a，ka>>1，k为波数。②反射声线：局部平面镜反射定律。③球

3、体刚性：声能不会透入球体内部。④理想反射体：声能无损失被反射。散射声功率：局部范围入射声功率：a5.1目标强度入射声功率等于散射声功率：尤立克《水声原理》从总体角度上进行推导。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。军事需要：探潜、反潜、水声对抗研究声纳目标（潜艇、鱼雷、水雷等）目标强度备受各海军强国重视；军事保密原因，公开发表的文献资料较少，且年代久远；我们仅对声纳目标目标强度作一般性讨论。5.2常见声呐目标目标强度特征5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度潜艇

4、的目标强度与方位、频率、脉冲宽度、深度和距离有关。测试艇：柴油动力潜艇时间：二次大战前后。正横方向：12～40dB，平均值25dB18艘潜艇正横方向目标强度直方图5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇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。①测试频率：24kHz②A为战前、40次平均③B为战后、5次平均潜艇目标强度随方位的变化5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随方位的变化特点（A曲线）♀在艇的舷侧正横方向上，目标强度值最大，达25dB，系由艇壳的镜反射引起；♀在艇首和

5、艇尾方向，目标强度最小，约10～15dB，系由艇壳和尾流的遮蔽效应引起；♀在艇首和艇尾20度附近，比相邻区域高出1～3dB，可能是由潜艇的舱室结构的内反射产生；♀在其它方向上呈圆形，系由潜艇的复杂结构以及附属物产生散射的多种叠加。5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随距离的变化近距离处潜艇目标强度测量值有可能小于远距离处的目标强度测量值：♀当使用指向性声呐在近处进行目标强度测量时，由于指向性的关系，声束不能照射到目标的全部，仅有部分表面对回声有贡献；♀某些几何形状比较复杂物体的回声随距离衰减

6、的规律不同于点源声场。在圆柱体正横方向上目标强度与距离的关系5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随距离的变化♀在近场（距离小于），回声强度随距离的衰减服从柱面波规律，即。♀在远场（距离大于），回声强度随距离的衰减服从球面波规律，即。♀若分别在近场和远场进行测量，然后按照球面波规律归算到目标声中心1m处。为了要得到稳定的测量结果，应在远场进行测量，即测量距离。5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随脉冲宽度的变化设入射波脉冲长度为，若物体表面上A点和B点所产生回声在脉冲宽度内被同时接收到，

7、则有：♀随着脉冲长度的增加，对回声有贡献物体表面积相应增大；♀脉冲长度由短逐渐变长时，目标强度值也由小逐渐变大，直到脉冲长度变为后，目标强度值就不再随脉冲长度而变化。5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随脉冲宽度的变化在正横方向上目标强度随脉冲长度变化的现象不明显。因为这时目标在入射波方向上的长度很小，并且几何镜反射是形成回声的主要过程。在测量目标上的单个亮点处目标强度峰时，该效应也不显著（脉宽减小效应）。5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随频率的变化二次大战期间，曾用12、24和6

8、0千赫的频率进行潜艇目标强度的测量，试图确定潜艇目标强度的频率响应，但测量结果表明：潜艇目标强度不存在明显的频率效应，如果有的话，也被实测值的不确定性（离散性）所掩盖。潜艇目标的结构和几何形状十分复杂，产生回声的机理是多种多样的。5.2常见声呐目标目标强度特征潜艇目标强度随深度的变化深度对目标强度值影响，不是影响了潜艇本身，而是深度变化会引起声传播变化。深度对潜艇尾流回声有影响。鱼雷和水雷目标强度形状：带平头或圆头的圆柱体尺度：长度1米至数米，直径0.3米至1米两者不同：鱼雷尾部安