水声学第八章水下噪声

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1、第八章水下噪声本章主要内容噪声的基本概念（了解）噪声是一种随机过程噪声的频谱分析水下噪声的指向性特性海洋环境噪声（了解）深海中的环境噪声源深海环境噪声谱自然噪声的间歇源及自然噪声的变化特性海洋环境噪声的振幅分布和空间相关2021/10/32本章主要内容海洋环境噪声（了解）海洋环境噪声的指向性舰船和鱼雷的辐射噪声（了解）舰船辐射噪声的声源级和噪声谱（重点）舰船辐射噪声源及其一般特性机械噪声螺旋桨噪声水动力噪声2021/10/33本章主要内容舰船和鱼雷的辐射噪声（了解）辐射噪声源概要舰船、潜艇、鱼雷

2、的辐射噪声级辐射噪声的测量舰船、潜艇和鱼雷的自噪声（了解）舰船自噪声源及其一般特性自噪声的传播路径自噪声级舰船自噪声的测量2021/10/34本章主要内容舰船噪声控制简介（了解）舰船噪声控制方法分类机械噪声的控制螺旋桨噪声的控制水动力噪声的控制2021/10/35噪声的基本概念噪声的定义：是指在特定条件下不需要的声音。水下噪声海洋环境噪声和舰船自噪声它们是声纳系统的主要干扰背景之一，限制装备性能。目标（舰船、潜艇、鱼雷等）辐射噪声它是被动声纳系统的声源，通过接收该噪声实现目标检测。水下噪声研究的

3、意义（对抗与反对抗）提高设备性能、提高自身隐蔽性2021/10/36噪声的基本概念噪声是一种随机过程描述噪声的统计量有：概率密度函数、概率分布函数。平稳随机过程描述：如果一个随机过程经过时间平移后，其统计特性保持不变，即则称这过程为平稳随机过程。提示：平稳随机过程的概率密度函数与时间无关，为处理上的方便，往往把水中噪声视为平稳随机过程2021/10/37噪声的基本概念高斯噪声若噪声的声压概率密度函数表示为：上述概率密度函数为高斯分布，相应的噪声称为高斯噪声。其均值和方差为：提示：水下噪声研究中经

4、常将某一类干扰假定为高斯噪声。2021/10/38噪声的基本概念噪声是一种随机过程一般，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。白噪声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：功率谱是均匀的噪声，则称之为白噪声。2021/10/39噪声的基本概念噪声是一种随机过程噪声声压有效值定义：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：2021/10/310噪声的基本概念噪声的频谱分

5、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的频谱没有意义；随机过程的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：线谱：数学上能够用傅氏级数来表示，水声中周期、准周期信号的频谱就是线谱信号；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的频谱就是连续谱。2021/10/311噪声的基本概念噪声的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：提示：连续谱某确定频率分量上的声强贡献无限小。2021/10/3

6、12噪声的基本概念噪声的频谱分析海洋环境噪声级假设水听器工作带宽内噪声谱为、且其响应是均匀的，则有：因此有提示：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。2021/10/313噪声的基本概念水下噪声的指向性特性水下噪声具有指向性原因：噪声源具有指向性、噪声源空间分布、海洋传播条件等。提示：工程上将噪声视为各向同性的，便于处理。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。2021/10/314海洋环境

7、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、制作提供必要的数据。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：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的原因，它们是低频噪声源。2021/10/315海洋环境噪声深海中的环境噪声源地震扰动地震是海洋中的极低频噪声源。海洋湍流湍流产生噪声的方式：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

8、辐射噪声——四极子源，随距离迅速衰减，不是主要源；湍流区内部压力的声效应。海洋湍流是海洋中的低频噪声源。2021/10/316海洋环境噪声深海中的环境噪声源行船行船是50Hz~500Hz频率范围内的主要噪声源，与风和天气无关。海面波浪海面波浪噪声是500Hz~25000Hz频率范围内的噪声源，与海况直接相关。Kundson海洋环境噪声谱2021/10/317海洋环境噪声深海中的环境噪声源热噪声海洋分子的热噪声限制水听器的高频灵敏度，等效热噪声谱级：式中，DI为指向性指数，单位dB；E为转换效率，