信息論第0章緒論

1、水聲學(xué)水聲學(xué)Underwater AcousticsUnderwater Acoustics 海洋是人類生命的搖籃 生命的源泉，生命的起源，科學(xué)探索，深海生命現(xiàn)象。 海洋是人類賴以生存的寶庫 海洋資源之多少？幾乎人類生存所需要的一切資源，食品、能源、礦物、金屬、石油、天然氣. 探測(cè)？勘探方法？開采？ 海洋是人類生存和發(fā)展的主要空間 海洋環(huán)境的惡化加劇，海洋災(zāi)害頻繁。 海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)？水聲學(xué)緒論21 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 陸地上的信息獲取 電磁波 光波 聲波 電磁波是最有效的信息載體 探測(cè)雷達(dá) 導(dǎo)航與定位GPS 通信有線、無線、衛(wèi)星通信水聲學(xué)緒論31 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)

2、的基本內(nèi)涵水聲學(xué)緒論41 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(xué)緒論51 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵ATOC實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)-低頻聲源低頻聲源ATOC實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)-聲波傳播路徑聲波傳播路徑水聲學(xué)緒論61 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵air-oceaninterfaceoceanvolumeoceansubbottom水聲學(xué)緒論71 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵p水聲學(xué)是圍繞水聲技術(shù)、水聲對(duì)抗技術(shù)和水聲工程的基本需水聲學(xué)是圍繞水聲技術(shù)、水聲對(duì)抗技術(shù)和水聲工程的基本需求來開展科學(xué)研究的。求來開展科學(xué)研究的。 水聲技術(shù)水聲技術(shù) 利用聲波作為信息載體來實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)、定位、導(dǎo)航

3、利用聲波作為信息載體來實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)、定位、導(dǎo)航和通信的原理與方法。和通信的原理與方法。 水聲對(duì)抗技術(shù)水聲對(duì)抗技術(shù) 在軍事上，對(duì)抗水下聲探測(cè)、定位、導(dǎo)航和通信的技在軍事上，對(duì)抗水下聲探測(cè)、定位、導(dǎo)航和通信的技術(shù)措施與手段。術(shù)措施與手段。 水聲工程水聲工程 水聲技術(shù)和水聲對(duì)抗技術(shù)的工程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。水聲技術(shù)和水聲對(duì)抗技術(shù)的工程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。水聲學(xué)緒論81 1、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(xué)緒論92 2、水聲學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史、水聲學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史水聲學(xué)緒論102 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 一個(gè)航海悲?。ㄒ粋€(gè)航海悲?。?912年）和一次世界大戰(zhàn)（年）和一次世界大戰(zhàn)（1914年）推動(dòng)年）推動(dòng)水聲

4、學(xué)迅速發(fā)展。水聲學(xué)迅速發(fā)展。水聲學(xué)緒論112 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 1912年，年， 英國(guó)人英國(guó)人Alexander Belm描述了回聲定位設(shè)備。描述了回聲定位設(shè)備。 1912年，英國(guó)人年，英國(guó)人L.F. Richardon提出了回聲定位方案。提出了回聲定位方案。水聲學(xué)緒論122 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 The first working sonar system was designed and built in the United States by Canadian Reginald FessendenReginald Fessenden in 191

5、41914. The Fessenden sonar was an electromagnetic moving-coil oscillator that emitted a low-frequency noise and then switched to a receiver to listen for echoes. It was able to detect an iceberg underwater from 2 miles away, although with the low frequency, it could not precisely resolve its directi

6、on. 水聲學(xué)緒論132 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵nPowerful high frequency ultrasonicultrasonic echo-sounding device was developed by emminent Franch physicist Paul LangPaul Langvinvin and Russian scientist Constantin Constantin ChilowskyChilowsky. They called their device the hydrophonehydrophone. The transducertran

7、sducer of the hydrophone consisted of a mosaic of thin quartz crystals glued between two steel plates with a resonant frequency of 150 KHz. Between 1915 and 1918 the hydrophone was further improved in classified research activities and was deployed extensively in the surveillance of German U-boats a

8、nd submarines. The first known sinking of a submarine detected by hydrophone occurred in the Atlantic during World War I in April,1916. 水聲學(xué)緒論142 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 反潛，法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)，主動(dòng)聲吶反潛，法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)，主動(dòng)聲吶 郎之萬振子，夾心石英預(yù)應(yīng)力換能器郎之萬振子，夾心石英預(yù)應(yīng)力換能器 磁致伸縮換能器磁致伸縮換能器 電子管振蕩器和放大器電子管振蕩器和放大器 壓電陶瓷壓電陶瓷 透聲橡膠透聲橡膠 水聲傳播機(jī)理水聲傳播機(jī)理“下午

9、效應(yīng)下午效應(yīng)” 水聲物理研究水聲物理研究傳播、噪聲、目標(biāo)、混響的基本理論傳播、噪聲、目標(biāo)、混響的基本理論 潛艇攻擊，德國(guó)的被動(dòng)聲吶潛艇攻擊，德國(guó)的被動(dòng)聲吶聽音系統(tǒng)聽音系統(tǒng) 潛艇隱身技術(shù)，消聲瓦潛艇隱身技術(shù)，消聲瓦水聲學(xué)緒論152 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵 傳感器技術(shù)傳感器技術(shù) 拖曳線列陣技術(shù)拖曳線列陣技術(shù) 水聲信號(hào)處理技術(shù)水聲信號(hào)處理技術(shù) 水聲物理學(xué)研究水聲物理學(xué)研究“深海聲道效應(yīng)深海聲道效應(yīng)” 減振降噪與隱身技術(shù)減振降噪與隱身技術(shù)p 低頻、大功率、大基陣和綜合信號(hào)處理低頻、大功率、大基陣和綜合信號(hào)處理水聲學(xué)緒論162 2、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(xué)緒論173 3、

10、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲學(xué)水聲學(xué)水聲物理水聲物理水聲工程水聲工程水聲系統(tǒng)水聲系統(tǒng)水聲技術(shù)水聲技術(shù)水聲學(xué)緒論183 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象 水聲物理水聲物理 海洋環(huán)境的聲學(xué)特性海洋環(huán)境的聲學(xué)特性 海水（聲學(xué)特性）海水（聲學(xué)特性） 海底與海面（聲學(xué)特性）海底與海面（聲學(xué)特性） 聲波在海洋環(huán)境中的傳播規(guī)律聲波在海洋環(huán)境中的傳播規(guī)律 海洋混響海洋混響 海洋環(huán)境噪聲海洋環(huán)境噪聲 環(huán)境、干擾對(duì)設(shè)備的影響機(jī)制環(huán)境、干擾對(duì)設(shè)備的影響機(jī)制水聲學(xué)緒論193 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象 水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲學(xué)緒論203 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、

11、水聲學(xué)的研究對(duì)象 水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲學(xué)緒論213 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象 水聲工程水聲工程 水聲換能器水聲換能器 水聲基陣水聲基陣F水聲換能材料水聲換能材料F水聲換能器設(shè)計(jì)原理與方法水聲換能器設(shè)計(jì)原理與方法F水聲換能器工藝水聲換能器工藝F聲基陣成陣技術(shù)聲基陣成陣技術(shù)F水聲換能器校準(zhǔn)計(jì)量水聲換能器校準(zhǔn)計(jì)量水聲學(xué)緒論223 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象 水聲工程水聲工程聲系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置聲系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置 耦合腔校準(zhǔn)系統(tǒng)耦合腔校準(zhǔn)系統(tǒng) 中頻校準(zhǔn)水池定位系統(tǒng)中頻校準(zhǔn)水池定位系統(tǒng) 高壓消聲水池高壓消聲水池 湖上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)湖上實(shí)驗(yàn)場(chǎng) 完成某種職能的相關(guān)技術(shù)

12、（廣義）完成某種職能的相關(guān)技術(shù)（廣義） 水聲信號(hào)處理、顯示技術(shù)（狹義）水聲信號(hào)處理、顯示技術(shù)（狹義）水聲學(xué)緒論233 3、水聲學(xué)的研究對(duì)象、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲學(xué)緒論244 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 軍用軍用按載體劃分按載體劃分艦載聲吶艦載聲吶(Ship-based Sonar)艇載聲吶艇載聲吶(Boats set out Sonar)岸基聲吶岸基聲吶(Shore-based Sonar)機(jī)載聲吶機(jī)載聲吶(Airborne Sonar)聲納浮吶聲納浮吶(Sonobuoy)潛標(biāo)潛標(biāo)(Submersible buoy)水中兵器水中兵器水聲學(xué)緒論254 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主

13、要應(yīng)用 軍用軍用按功能劃分按功能劃分通信聲吶通信聲吶導(dǎo)航聲吶導(dǎo)航聲吶定位聲吶定位聲吶水雷引信水雷引信探雷聲吶探雷聲吶水聲學(xué)緒論264 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)水下目標(biāo)探測(cè)消聲瓦使高頻回波顯著降低。消聲瓦使高頻回波顯著降低。潛艇輻射噪聲主要集中于低頻線譜。潛艇輻射噪聲主要集中于低頻線譜。水聲學(xué)緒論274 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用SONOBUOYS水下目標(biāo)探測(cè)水下目標(biāo)探測(cè)水聲學(xué)緒論284 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)水下目標(biāo)探測(cè)Airborne Sonar水聲學(xué)緒論294 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)水下目標(biāo)探測(cè)T

14、owed Long Linear Array水聲學(xué)緒論304 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用魚雷和水雷魚雷和水雷水聲學(xué)緒論314 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 民用民用 測(cè)深測(cè)深 單波束測(cè)深儀單波束測(cè)深儀 多波束測(cè)深儀多波束測(cè)深儀 旁視聲吶旁視聲吶 側(cè)掃聲吶側(cè)掃聲吶 綜合孔徑測(cè)深儀綜合孔徑測(cè)深儀 測(cè)速測(cè)速 多普勒測(cè)速儀（海流計(jì)）多普勒測(cè)速儀（海流計(jì)） 相關(guān)測(cè)速儀（海流計(jì)）相關(guān)測(cè)速儀（海流計(jì)）水聲學(xué)緒論324 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 民用民用 魚探儀魚探儀 助漁設(shè)備（誘魚、計(jì)數(shù)、跟蹤）助漁設(shè)備（誘魚、計(jì)數(shù)、跟蹤） 助潛設(shè)備助潛設(shè)備 水下定位水下定位 信標(biāo)信標(biāo) 應(yīng)

15、答器應(yīng)答器 通訊與遙測(cè)通訊與遙測(cè) 聲控電燈聲控電燈 海底地形測(cè)繪海底地形測(cè)繪水聲學(xué)緒論334 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 海底特性探測(cè)海底特性探測(cè)水聲學(xué)緒論344 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 洋流和海水溫度探測(cè)洋流和海水溫度探測(cè)觀察點(diǎn)觀察點(diǎn)A觀察點(diǎn)觀察點(diǎn)B聲源運(yùn)動(dòng)方向聲源運(yùn)動(dòng)方向多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)水聲學(xué)緒論354 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 魚群探測(cè)、跟蹤和識(shí)別魚群探測(cè)、跟蹤和識(shí)別水聲學(xué)緒論364 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 水聲通訊水聲通訊水聲學(xué)緒論374 4、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用 水聲定位導(dǎo)航水聲定位導(dǎo)航水聲學(xué)緒論384 4、

16、水聲學(xué)的主要應(yīng)用、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水聲學(xué)緒論39 聲吶及聲吶方程聲吶及聲吶方程 海洋的聲學(xué)特性海洋的聲學(xué)特性 海洋中的聲傳播理論海洋中的聲傳播理論 典型傳播條件下的聲場(chǎng)典型傳播條件下的聲場(chǎng) 聲波在目標(biāo)上的反射和散射聲波在目標(biāo)上的反射和散射 海洋中的混響海洋中的混響 水下噪聲水下噪聲 聲吶方程的應(yīng)用聲吶方程的應(yīng)用5 5、本課程的主要內(nèi)容、本課程的主要內(nèi)容 由聲吶方程入手，將所有與聲吶系統(tǒng)有關(guān)的物理參數(shù)聯(lián)系由聲吶方程入手，將所有與聲吶系統(tǒng)有關(guān)的物理參數(shù)聯(lián)系到一起，了解聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)所需要的基本參數(shù)，到一起，了解聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)所需要的基本參數(shù)，建立基本的物理概念，明確水聲學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容與聲吶建立基本的物理概念，明確水聲學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容與聲吶系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)的關(guān)系。 由聲吶方程引出有關(guān)的水聲物理問題，是聲