Harbin Engineering University 穿透水层—声纳和声场环境 主讲人：杨士莪 院士 水声工程学院
Harbin Engineering University 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。 水声工程学院
Harbin Engineering University 声波的传播方式图 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； Harbin Engineering University 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。 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： Harbin Engineering University 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。 水声工程学院
Harbin Engineering University 声在倾斜海底传播图 水声工程学院
Harbin Engineering University 声在深海传播图 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。 Harbin Engineering University 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。 水声工程学院
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。 Harbin Engineering University 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，因而将造成脉冲信号传播变形。 水声工程学院
水声传播中的多途现象图 Harbin Engineering University Sound Speed Profile VLA 水声工程学院
Harbin Engineering University 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 水声工程学院
当声波沿倾斜海底斜向传播时，其传播方向将发生偏转。 Harbin Engineering University 水声信道特性 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。 水声工程学院
声在倾斜海底环境斜向传播时传播方向的偏转 Harbin Engineering University 声在倾斜海底环境斜向传播时传播方向的偏转 声线水平方向折射情况 水声工程学院
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。 Harbin Engineering University 水声信道特性 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 前三阶简正波群速度 与相速度 与频率的关系 水声工程学院
Harbin Engineering University 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 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。 Harbin Engineering University 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 水声工程学院
Harbin Engineering University 大洋测温布置图 ★ 水声工程学院
Harbin Engineering University 大洋测温布置图 檀香山 ★ 声源 水声工程学院
Harbin Engineering University 大洋测温布置图 水声工程学院
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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。 Harbin Engineering University 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。 水声工程学院