水声学原理1.1.1概述.pdf

1 第 章 绪 论 第一讲 水声学概述 1.1 水声学发展简史  声纳起源：1490 年；  水声的第一次定量测量即：1827 年，瑞士物理学家 D.Colladon 和法国数学家 C.Sturm 的声速测量； 水声换能进展： 年，焦耳发现了磁致伸缩效应， 年皮埃尔•居里发现了压  1840 1880 电效应；  1912 年，英国“泰坦尼克号”和冰山相撞海难事件发生后不久，英国人L.F.Richardson 提出水下回声定位方案；  1925 年，出现了回声测深仪；  第二次世界大战进一步推动水声技术的发展。主、被动声纳，水声制导鱼雷，音响水雷 和扫描声纳等。  第二次世界大战后，低频、大功率、大基阵和综合信号处理为特征的新一代声纳；  近年来，最佳时空增益处理机理论的发展、信号处理的自适应技术和大规模集成电路的 应用，新一代水声设备的诞生；  在两次大战期间，水声设备的使用受到限制，水声物理方面的研究受到各海军国的重 视，研究内容涵盖了声传播、声衰减、界面声学特性、噪声、混响等，形成了一门独立学 科；  第二次世界大战后，水声设备在海洋开发、捕鱼、海底地质测绘、导航、水下机器人研制 等方面得到应用。 1.2 水声学的研究对象 研究对象：水声物理与水声工程 水声物理：从水声场的物理特性分析出发，主要研究海水介质及其边界（海底、海面）的 声学特性和声波在海水介质中的传播时所遵循的规律，及其对水声设备工作的 影响。 水声信道（声信息的传输通道）复杂、多变的，声传播现象也是复杂、多变的。 水声工程：包括水下声系统和水声技术两方面。 水下声系统：是水声换能器及基阵，实现水下声能与电能之间的转换，研究内容主要为换 能器材料、结构、制作及其辐射、接收特性等。 《水声换能器及基阵》，周福洪编著 水声技术：广义——声波在水中完成某种职能的有关技术。 狭义——水声信号处理、显示技术，主要研究声信号在水中传播时的特性和背景 干扰（噪声和混响）的统计特性，在此基础上设计最佳时、空处理方案， 实现信号检测，并完成目标参数估计和目标识别。 《水声信号处理基础》，钱秋珊、陆根源编 1.3 水声学的应用 水声的军事应用：  水雷引爆：压敏水雷、音响水雷  制导鱼雷：主、被动制导  舰载声纳：A/N-SQS-26  拖曳声纳：A/N-SQS-35  拖曳线阵以及声纳浮标等 水声的民用：  测深：常规测深仪、底层剖面仪、旁视声纳  多普 测速仪  鱼探仪：前视主动声纳  助鱼设备：计数、诱鱼  助潜设备：手提式小型的定位声纳  定位标志：新标、应答器  通讯与遥测  控制：声释放器、油井井口流量控制  声学流量级、波高传感器 1.4 内容安  绪论；  声学基础；  海洋声学特性；  海洋中的声传播理论；  典型传播条件下的声场；  声波在目标上的反射和散射；  海洋中的混响；  水下噪声；  声传播起伏；