《声探测技术》PPT课件

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1、声探测技术:利用目标发出或反射的声波,对其进行测量,从而进行识别、定位和跟踪等。主动式：探测器发出特定形式的声波，并接收目标反射的回波，以发现目标和对其定位。主要用于探测水面和水下目标，通常采用超声波。被动式：直接接收目标发出的声音，发现目标并对其定位。可在水中和空气中使用，但易受其它声源的干扰。第三章声探测技术声波：声源体发生振动会引起四周空气振荡，那种振荡方式就是声波。声以波的形式传播着,我们把它叫做声波。声波借助空气向四面八方传播。在开阔空间的空气中那种传播方式像逐渐吹大的肥皂泡，是一种球形的阵面波。要能听到声音也必须有传播声音的介质。除了空气，水、金属、木头等也都能够传

2、递声波，它们都是声波的良好媒质。*在真空状态中声波能否传播？3.1声传播特性及其在军事上的应用所有物体的振动所发出的声音我们都能听到吗？声音是指可听声波的特殊情形，例如对于人耳的可听声波，当那种阵面波达到人耳位置的时候，人的听觉器官会有相应的声音感觉。声波：人对声音的感觉频率范围，即：每秒钟振动20次到20000次范围内，次声波〈20Hz--------20000Hz〉超声波3.1声传播特性及其在军事上的应用声波是机械波，不是冲击波（与“气流”不同），声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，它们自己仍旧在原地振荡，也就是说空气粒子并不跟着声波前进！“声

3、源”在空气中振动时，一会儿压缩空气，使其变得“稠密”；一会儿空气膨胀，变得“稀疏”，形成一系列疏、密变化的波，将振动能量传送出去。这种媒介质点的振动方向与波的传播方向一致的波，称为“纵波”。3.1声传播特性及其在军事上的应用3.1声传播特性及其在军事上的应用声波在三维空间传播的波动方程：式中u--振幅，c—音速。其球面坐标形式为：声波具有反射、折射、绕射和散射的特性；频率越低（波长越大）：波动性（绕射和散射）显著，而方向性却差（传输距离近）；频率越高（波长越短）：波动性（绕射和散射）差，而方向性却好（传输距离远）。3.1声传播特性及其在军事上的应用一、声压、声强与声强级声压р：

4、声音传播引起空气的疏密变化，从而引起气压的变化，该压力与大气压的差值。当声波的位移为：时，声压为：式中B—空气的体积弹性模量，B=142kPa；U—声波位移的振幅；ω--声波的角频率；k—灵敏度系数。3.1声传播特性及其在军事上的应用声强Ｉ：是垂直于传播方向的单位面积上声波所传递的能量随时间的变化率，也就是单位面积上输送的平均功率。对于振动速度为υ的声波：所以式中ρ—空气密度，声强单位—3.1声传播特性及其在军事上的应用3.1声传播特性及其在军事上的应用声强级β：由于人耳能感觉到的声强范围很大，采用对数强度表示更方便。定义如下：式中--任选的参考强度，通常为10-20--对应的

5、声压,大约相当于最若的可听的声音,单位用dB表示.3.1声传播特性及其在军事上的应用二、声传播速度及湿度、温度的影响声速与媒介温度有关，理想的干燥、清洁空气中声音传播速度与温度关系：式中γ－热特性系数，γ＝1.4;R—气体常数,R=8314.32J/(kmol.K);T—空气绝对温度；ｔ－空气摄氏温度；Ｍ－干燥、清洁空气摩尔质量，Ｍ＝28.9644kg/kmol.湿度对声速的影响：20℃时，相对湿度从０％变化到１００％所引起的声速变化约为２ｍ／ｓ；相对湿度从５０％变化到１００％所引起的声速变化仅为１ｍ／ｓ；一般湿度变化不是特别大，可以忽略．3.1声传播特性及其在军事上的应用3.

6、1声传播特性及其在军事上的应用三、空气中声波的衰减空气中,水和灰尘对声波的影响表现为使声波衰减,传声器接收到的声能E成指数衰减:式中--声源处的声能;R—距声源的距离.;a—吸收系数.3.1声传播特性及其在军事上的应用其中吸收系数为:式中--参考压力,;--大气压,N/m2;T0-参考温度,T0=273.15K;T--气温,K;f–声波频率.在湿度20%、温度20%，标准大气压下，不同频率声波的大气吸收系数参见P28图3-1。四、多普勒效应当声源或听者,或两者都相对于空气运动时,听者听到的音调(频率),同声源与听者都处于静止时所到的音调一般是不同的,这种现象叫多普勒效应。特例：

7、速度的方向在声源和听者连线上，分别表示听者和声源相对空气的速度，听者听到的声音频率与声源频率的关系：3.1声传播特性及其在军事上的应用当速度的方向不在声源和听者连线上，分别表示听者和声源相对空气的速度的投影，听者听到的声音频率与声源频率的关系仍为：3.1声传播特性及其在军事上的应用五、风对声音传播的影响在静止等温的空气中,点声源发出的声波以球面波形式向外传播,其各时刻的波振面是一系列以声速增大的同心球,即t时刻球振面满足:因此,声源到目标的传播时间为该段距离与声速之比,即:式中--波阵面与声