水聲學(xué)原理試題答案

1、水聲學(xué)原理課程考試題（A卷） 一、填空題（15%） 1. 聲阻抗率是單位表面（或體積）產(chǎn)生單位質(zhì)點(diǎn)振速所需要的 。 2. 潛艇的目標(biāo)強(qiáng)度隨角度的變化規(guī)律呈 形狀。 3. 用描述高、低頻近似，為波數(shù)，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別akka可以表示為 和 。 4. 根據(jù)輻射噪聲產(chǎn)生的來(lái)源不同，輻射噪聲可分為 、 和 三類(lèi)。 5. 氣泡可稱(chēng)作空氣彈簧，是因?yàn)槠?和彈簧一致。 6. 目標(biāo)強(qiáng)度可能為正的物理原因是 。 7. 表面聲道中，跨度較大的聲線(xiàn)平均水平傳播速度較 。 8. 復(fù)數(shù)聲反射系數(shù)的模表示反射聲波與入射聲波的 之比，幅角表示反 射聲波與入射聲波的 之差。 二、簡(jiǎn)答題（35%） 1. 簡(jiǎn)述

2、復(fù)阻抗率的物理意義。（7%） 2. 利用簡(jiǎn)正波表示，簡(jiǎn)要解釋相干能量和非相干能量。（7%） 3. 利用剛性小球的散射理論，簡(jiǎn)要解釋晴朗天空呈藍(lán)色、早晚天空呈紅色的現(xiàn)象。（7%） 4. 利用散射場(chǎng)可以視作二次輻射計(jì)算的方法，簡(jiǎn)要敘述計(jì)算海水中氣泡散射聲場(chǎng)的步驟。（14%） 三、證明題（20%） 氣泡內(nèi)的氣體是理想氣體，氣泡振動(dòng)時(shí)聲輻射過(guò)程是絕熱過(guò)程，證明：氣泡振動(dòng)的恢復(fù)力和彈簧恢復(fù)力形式一致。 四、計(jì)算題（30%） 1. 一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡(jiǎn)諧球面波，求離開(kāi)聲源中心2米處的聲壓幅值、質(zhì)點(diǎn)徑向速度（振速）幅值和聲強(qiáng)。（15%） 2. 均勻硬底淺海中，海水中

3、聲速為1500m/s，海深為100米。求頻率為1.5kHz ）15%（時(shí)第一號(hào)簡(jiǎn)正波的水平波數(shù)。 A卷參考答案）水聲學(xué)原理課程考試題（ 一、填空恢機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。5. 3. 。4. 1. 聲壓。2. 蝴蝶。1?1, ka?ka 振幅、相位。7. 快。8. 復(fù)力形式。6. 散射截面大。 二、簡(jiǎn)答從定義看，聲阻抗是復(fù)數(shù)表示聲壓與質(zhì)點(diǎn)振速相位不一致。這使 1. 要點(diǎn)：這部分損耗聲強(qiáng)對(duì)應(yīng)小于平面波聲強(qiáng)，得介質(zhì)中的聲強(qiáng)（損耗在介質(zhì)中的聲強(qiáng)）引起了聲強(qiáng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌斡捎诼晧号c質(zhì)點(diǎn)振速相位不一致，著聲阻抗的實(shí)部。 。式的能量（功率）不同號(hào)數(shù)簡(jiǎn)正波之間的耦 各號(hào)簡(jiǎn)正波的能量為非相干能量。2. 要點(diǎn)

4、： 合能量為相干能量。次方。說(shuō)明晴天小顆粒散4 說(shuō)明剛性小球散射能量正比于頻率3. 要點(diǎn)：說(shuō)明早晚天空水蒸氣多，高頻吸收強(qiáng)，因此低 射起主要作用，天空呈藍(lán)色。 頻散射占優(yōu)勢(shì)，天空呈紅色。利用波動(dòng)方程求解散射場(chǎng)的通解。把入射波利用勒讓德函數(shù)展 4. 要點(diǎn)： 由邊界條件確定散射場(chǎng)中的待定系數(shù)，并最終確定散射場(chǎng)。開(kāi)。 三、證明：?dVP? 。 微分得：氣泡內(nèi)氣體滿(mǎn)足絕熱狀態(tài)方程：0.const?PV?p?dP? V02?sPsP ，所以，其中，,。而：0000?ksk/?psdV?00 VV00 和彈簧恢復(fù)力形式一致。得證。而恢復(fù)力?k?ps?F0 四、計(jì)算題 1. 解：Ap?j?)(jkrt? 。

5、單頻小球源輻射聲場(chǎng)為球面波：聲壓，質(zhì)點(diǎn)振速e?p?u ?rr?02A1? 。計(jì)算得聲強(qiáng)：?dtpReRe?Iu 2T?rc200T2A 由題意知：小球輻射功率為（瓦）?10?4?c200 所以：2A5 1）離球中心米處聲強(qiáng)為2。?I 2?8?rc2002r?A?c5 ）聲壓振幅2。00?pa?4r2r?A?c51 質(zhì)點(diǎn)振速00 3） 。?ua?c2c20000 2. 解：?1500?22f22。，水平波數(shù)：? ，?k?2k?2?kk1z1z1 200c21500H 水聲學(xué)原理課程考試題（B卷） 一、填空題（15%） 1. 深海聲道中，初始掠角較大的聲線(xiàn)跨度 。 2. 剛性大球的目標(biāo)強(qiáng)度是 。

6、3. 復(fù)數(shù)聲反射系數(shù)的模表示反射聲波與入射聲波的 之比，幅角表示反 射聲波與入射聲波的 之差。 4. 海洋混響可分為 、 和 三類(lèi)。 5. 潛艇目標(biāo)特性可形象地用 形描述。 6. 影響海水中聲速變化的三個(gè)主要因素是 、 和 。 7. 艦艇輻射噪聲由 、 和 三部分構(gòu)成。 8. 用描述高、低頻近似，為波數(shù)，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別akka可以表示為 和 。 二、簡(jiǎn)答題（35%） 1. 簡(jiǎn)要解釋非均勻平面波現(xiàn)象。（7%） 2. 簡(jiǎn)要解釋匯聚區(qū)現(xiàn)象。（7%） 3. 簡(jiǎn)要解釋表面聲道中接收脈沖信號(hào)時(shí)上升時(shí)間拉長(zhǎng)的原因。（7%） 4. 利用散射場(chǎng)可以視作二次輻射計(jì)算的方法，簡(jiǎn)要敘述計(jì)算海水中氣

7、泡散射聲場(chǎng)的步驟。（14%） 三、證明題（20%） 證明：在線(xiàn)性分層介質(zhì)中，聲線(xiàn)的軌跡是圓弧。 四、計(jì)算題（30%） 1. 一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡(jiǎn)諧球面波，求離開(kāi)聲源中心2米處的聲壓幅值、質(zhì)點(diǎn)徑向速度（振速）幅值和聲強(qiáng)。（15%） 2. 已知均勻硬底淺海聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波波數(shù)的垂直分量為，海深H=90?H)?n0.5/(?kzn米，聲速c=1500米/秒，求產(chǎn)生簡(jiǎn)正波的截止頻率。（15%） A卷參考答案）水聲學(xué)原理課程考試題（ 填空一、2a體積混響、海面混響和海振幅、相位。4. ,a為半徑。3. 1. 大。2. log?10TS 4機(jī)械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。

8、7.蝴蝶。6. 溫度、鹽度和密度。底混響。5. 。8. 1ka?ka?1, 二、簡(jiǎn)答平面波由第一介質(zhì)入射到第二介質(zhì)，當(dāng)入射角大于全反射角時(shí)，發(fā)生非均勻1. 在第二介質(zhì)界面處有沿界面平行方向傳播的非均勻平面波現(xiàn)象是：平面波現(xiàn)象。 平面波，聲壓幅值隨深度增加而減小。匯聚區(qū)現(xiàn)象在聲傳播過(guò)程中部分聲能量重新匯聚的現(xiàn)象。用射線(xiàn)方法解釋是2. 匯聚區(qū)現(xiàn)總之，不同聲線(xiàn)的焦散區(qū)；用簡(jiǎn)正波方法解釋是多號(hào)簡(jiǎn)正波同相疊加。 象中傳播能量超出通常傳播的部分起因于干涉。表面聲道中，不同初始掠角的聲線(xiàn)傳播速度不同，因此到達(dá)接收點(diǎn)的時(shí)間不3. 同，引起接收脈沖信號(hào)時(shí)上升時(shí)間拉長(zhǎng)。把入射波利用勒讓德函數(shù)展開(kāi)。利用波動(dòng)方程求解

9、散射場(chǎng)的通解。 4. 要點(diǎn)： 由邊界條件確定散射場(chǎng)中的待定系數(shù)，并最終確定散射場(chǎng)。 三、證明題 證明： ）。（線(xiàn)性分層介質(zhì)：1)az?c(z)?c(10z1? 2）（，積分得在某一薄層內(nèi)有?tg/dx?dzdzx? ?tg0?tg11222 2）并計(jì)算、整理得：。）帶入（將（10)(x?)(?)(z ?cosaaa0 這是一個(gè)圓的方程。因此，聲線(xiàn)軌跡是圓弧。證畢。 四、計(jì)算題 1. 解：Ap?j?)(jkrt? 。單頻小球源輻射聲場(chǎng)為球面波：聲壓，質(zhì)點(diǎn)振速e?p?u ?rr?02A1? 。計(jì)算得聲強(qiáng)：?dtpReRe?Iu 2T?rc200T2A （瓦）由題意知：小球輻射功率為?10?4?c200 所以：2A5 米處聲強(qiáng)為24）離球中心。?I 2?8?