水声学原理课件.ppt

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1、第六章声波在目标上的反射和散射第十五讲目标强度及常见声纳目标的目标强度的一般特征1CollegeofUnderwaterAcousticEngineering邻近海面的水下点源声场声压振幅随距离的变化特征（近场/远场）传播损失表面声道表面声道特征反转深度、临界声线、跨度的概念传播损失（近距离/远距离）深海声道深海声道特征第五章知识要点2CollegeofUnderwaterAcousticEngineering声影区的概念传播损失（近距离/远距离）深海负梯度声线的特点与极限声线几何作用距离的概念深海负跃层概念对声传播的影响均匀浅海声场传播损失与距离的关系（近/中等/远距离

2、）虚源表示的基本思想3CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念刚性大球的目标强度常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度鱼雷和水雷的目标强度鱼的目标强度本讲主要内容4CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念水下目标1）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷2）民用目标：鱼群3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底等研究声纳目标回波特性的意义A）主动声纳目标检测和识别的依据B）对声纳设备的设计和应用有重要意义5CollegeofUnderwaterAcousticE

3、ngineering目标强度目标强度概念定义：目标强度TS定量描述目标声反射本领的大小，其定义为式中，为入射声波强度；为离目标声中心1米处的回声强度。6CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度目标强度概念目标的声中心：假想的点，可位于目标的内部或外部，回声由该点发出。收发分置（bistatic）：回声强度是入射方向和回声方向的函数。收发合置（monostatic）：回声强度仅是入射方向的函数，即为反向反射或反向散射。提示：多数声纳为收发合置型的，本章主要讨论反向反射情况下的目标回声问题。问题：水下目标的目标强度是大于零还是小于零

4、？为什么？7CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度大球：ka>>1，k为波数刚性：声能不会透入球体内部反射声线：局部平面镜反射定律理想反射体：声能无损失地被球面所反射到范围内的入射声功率：8CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度从到入射的声波被限制在到的范围内。散射声功率：9CollegeofUnderwaterAcousticEngineering目标强度刚性大球的目标强度根据入射声功率等于散射声功率有：求得刚性大球的目标强度：结论：TS值与声

5、波频率无关，只与球半径有关。提示：尤立克《水声原理》应用能量守恒进行推导10CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度问题：潜艇不同方位的目标强度是否一样？正横方向艇首11CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度潜艇的目标强度与方位、频率、脉冲宽度、深度和测量距离等因素有关。测试艇：柴油动力潜艇时间：二战前后。正横方向：12～40dB，平均值25dB18艘潜艇正横方向目标强度直方图12CollegeofUnder

6、waterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度随方位的变化潜艇目标强度与方位角关系曲线呈“蝴蝶形”图形。潜艇目标强度随方位的变化13CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度随方位的变化1）在艇的舷侧正横方向上，目标强度值最大，达25dB，系由艇壳的镜反射引起；2）在艇首和艇尾方向，目标强度最小，约10～15dB，系由艇壳和尾流的遮蔽效应引起；3）在艇首和艇尾20度附近，比相邻区域高出1～3dB，可能是由潜艇的舱室结构的内反射产生；4）在其它方向

7、上呈圆形，系由潜艇的复杂结构以及附属物产生散射的多种叠加。14CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度随测量距离的变化近距离处潜艇目标强度测量值有可能小于远距离处的目标强度测量值，其原因是：1）当使用指向性声纳在近处进行目标强度测量时，由于指向性的关系，声束不能照射到目标的全部；2）某些几何形状比较复杂物体的回声随距离的衰减规律不同于点源声场。问题：如何解释？15CollegeofUnderwaterAcousticEngineering常见声纳