1、水声学部分习题参考答案绪论1 略2 略3 略4 略5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，r R1 的场合。解：聚集因子 ，其中 I 是非均匀介质中的声强，I 0 是按球面波衰减的0,Izx声强，若 ，表示该处衰减小于球面波规律，反之，则表示该处衰减大于球1面波规律。会聚区中和焦散线上 F1。第四章 典型传播条件下的声场1 邻近海面的水下点源声场中
2、的声压振幅随距离变化具有哪些规律？2 表面声道的混合层中的声线传播具有那些特点？3 什么是反转深度？什么是临界声线和跨度？4 什么是会聚区和声影区？二者之间声强大小如何？会聚增益是如何定义的？若用波动理论应如何解释会聚现象？5 浅海和深海是如何定义的？6 画出表面声道声速分布，应用射线理论解说声波在表面波道中远距离传播的原因。解：下左图为表面声道中的声速分布，表面声道中，以小于临界角发出的声线在声道的某个深度上翻转向海面传播，遇海面又经海面反射向下传播，如是重复以上过程而得以远距离传播。 Cs CHza1a2 Hz x7 分别说明或画图表示表面波道中声强沿深度和水平方向的分布规律。解：在表面波
3、道中，声强沿水平方向随距离的次方衰减。声强沿深度的分布如下右图所示。Hzz0 声 强 随 深 度 变 化 曲 线球 面 扩 展 海 水 吸 收 声 强 度CHz8 天气晴好，同一台声呐在早晨的作用距离远还是下午的作用距离远，为什么？解：早晨时声呐作用距离远，因为此时可能存在表面声道，而下午一般不会形成表面声道。即使不出现表面声道时，早晨的负梯度也小于下午的负梯度，所以早晨的作用距离远于下午，这就是下午效应。9 画出深海声道声速分布，应用射线理论说明声波在深海声道中远距离传播的原因。解：深海声道声速分布如下左图所示，由于折射的原因，声线在声道轴上、下不断翻转，如是重复，声能被限制在声道中，并远距
4、离传播。zxCz 声 道 轴10 试推导出以 角跨过声道轴线的声线的平均水平声速度的表达式。011 声速分布如下左图，声源位于深度 H 处，以 出射的声线在 深度上翻H21,z转，已知 ，求水平距离 x。 （ ）12,zacs 0,21axHzz1 xz2Cs CHza1a2解： 21xHaCS1)(11zaCzs1coszHHco2221Htgx2tgzx21tgzxx1Hz1 x2z2Cs CHza1a212 如下图，点声源位于海面下 d1 处，它的工作频率 f，辐射声压为，接收换能器位于海面下 d2 处，与声源间的水平距离 x，求接00sintP收点的声压。解：接收点的声场是直达声和海面
5、反射声之和。直达声 ；海面反射声010sintRP020sintRPf2212dx212dx是初始相位 0CR/12C 一介质中的声速接收点声场 21P13 声速分布下左图，声源位于 处，以 出射的声线在深度 处翻转。已知1z10z和 ，求水平距离 x。10,zacs2解： 21x2101tgz212tgzx00azCzs11azCzs221azCzs210co01c02coCsCaz 1zz1z2z0 xx2x114 声速分布如下左图所示，已知 H，z 0，c s，a 1，a 2 和 求 。0xxz d2xd1p1 p2Cs CHza1a2 Hzz0xx解： 21x201Htgz22SHtg
6、xHSHaC1zaC0201s/co/cos/cs0zas 021HzaH021cosCs CHz a1a2 Hzz0 xsx1 x215 比较表面声道与深海声道声传播特性之异同。解：相同点：（1）都能远距离传播；（2）衰减规律基本为柱面规律不同点：（1）深海声道有会聚区，声面波道则没有；（2）从机理上讲，深海声道传播远是由于声线在声道轴上、下的翻转，得以远距离传播，而表面波道是介质的折射和海面的反射才远距离传播；（3）表面波道有截止频率，而深海声道则无截止频率限制。16 均匀浅海声道中的简正波是如何形成的？说明简正波的特性。解：简正波的形成原因：与 z 轴夹角满足特定关系的上行波和下行波的迭加形成某一阶次的简正波。简正波在垂直方向是与驻波、水平方向是行波，每阶简正波有各自的简正频率，简正波的相速度与阶次有关，不同阶次的简正波其相
