1、,Harbin Engineering University,主讲人：杨士莪 院士水声工程学院,穿透水层声纳和声场环境,Harbin Engineering University,水声工程学院,任何能量在介质中传播时,都将受到介质的影响，例如由于介质的不均匀,或边界的存在,而改变其传播的途径。海市蜃楼现象，就是由于光线在不均匀大气中折射所产生。声波传播同样也受到介质和周边环境的影响，古人云：“顺风而呼闻者彰”，北京天坛回音壁更是一种典型的声传播效应。,Harbin Engineering University,水声工程学院,声波的传播方式图,Harbin Engineering Univers
2、ity,水声工程学院,声纳是一种可用来进行水下探测、导航、定位的设备，它利用声波作为信息载体，实现对水下目标信息的主动或被动感知；既服务于不同的海洋活动，也同时受制于复杂的海洋环境条件。,Harbin Engineering University,水声工程学院,海洋上有涌浪起伏的海面，下有凸凹不平的 海底；海水中各点处的声速，受该点处温度、盐度、和压力的影响而不同： 温度每增加1，声速增加4.2m/s. 盐度每增加1, 声速增加1.3m/s. 压力每增加1atm.声速增加0.17m/s.因而声在传播时将在界面上反射，并在海水内部发生折射。,Harbin Engineering Universi
3、ty,水声工程学院,声在倾斜海底传播图,Harbin Engineering University,水声工程学院,声在深海传播图,Harbin Engineering University,水声工程学院,海水中还存在湍流、内波、涡漩、锋面、微观不均匀体等。随声波频率的增加,逐步增大对声波的吸收衰减。因而从信息传递的角度来说，水声信道常被视作为时变、空变滤波器。,Harbin Engineering University,水声工程学院,水声信道特性,多途效应： 由于声波在海中的折射，和在上下界面处的反射，将产生传播过程中的多途现象。频散效应： 不同频率的声波，在海中传播的群速度也不同，因而将造成
4、脉冲信号传播变形。,Harbin Engineering University,水声工程学院,水声传播中的多途现象图,Harbin Engineering University,水声工程学院,脉冲波形传播畸变图,指数脉冲在两层介质情况下传播时的接收波形,声传播方向偏转 当声波沿倾斜海底斜向传播时，其传播方向将发生偏转。声传播起伏 声在随机起伏海水介质中传播，及随机界面上反射，将引起声波幅度及相位的随机起伏。,Harbin Engineering University,水声工程学院,水声信道特性,Harbin Engineering University,水声工程学院,声在倾斜海底环境斜向传播时
5、传播方向的偏转,声线水平方向折射情况,Harbin Engineering University,水声工程学院,声在浅海传播时的低频截止现象 当海深小于声波的半波长时，声继续向前传播时，其幅度将随向前距离，迅速依指数率衰减。声在深海传播时的会聚现象 由于深海声道效应，声传播过程中，将出现周期性会聚现象。,水声信道特性,Harbin Engineering University,水声工程学院,简正波群速度随频率变化图,前三阶简正波群速度 与相速度 与频率的关系,Harbin Engineering University,水声工程学院,深海声传播衰减规律图,声道中不同深度接收时声强与距离的关系,H
6、arbin Engineering University,水声工程学院,利用声的传播规律，也可以通过反演，获得介质及海底海面环境条件。；,测深仪、测冰仪、旁侧声纳,海洋层析术、大洋测温计划,海底堪探、海底底质参数测量,Harbin Engineering University,水声工程学院,大洋测温布置图,Harbin Engineering University,水声工程学院,大洋测温布置图,声源,檀香山,Harbin Engineering University,水声工程学院,大洋测温布置图,Harbin Engineering University,水声工程学院,谢 谢！,Harbin Engineering University,水声工程学院,本课程所引用的地图旨在说明课程所讲述的内容，不涉及国家和地区的领土、边界等立场和观点。界限只是示意，不代表实际划界。,
