信息論第0章緒論

水聲學(xué)UnderwaterAcoustics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(kù)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)？如何認(rèn)識(shí)海洋？海洋的勘探、調(diào)查、監(jiān)測(cè)手段是什么？水聲學(xué)緒論21、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵如何實(shí)現(xiàn)水下的探測(cè)、定位、導(dǎo)航和通信？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(wú)線、衛(wèi)星通信水聲學(xué)緒論31、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵應(yīng)該采用何種方式探測(cè)水下目標(biāo)?電磁波水中傳播衰減很大（電磁波每米能量衰減百分之九十）。光波作用距離非常近(10米到100米)。聲波???水聲學(xué)緒論41、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵聲波聲波是目前水下唯一有效的遠(yuǎn)距離傳播信息載體。水聲學(xué)緒論51、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵ATOC實(shí)驗(yàn)-低頻聲源ATOC實(shí)驗(yàn)-聲波傳播路徑水聲學(xué)主要研究攜帶某種特定信息的聲波在水中的產(chǎn)生、傳播與接收，用以解決與水下目標(biāo)探測(cè)和信息傳輸過程有關(guān)各種聲學(xué)問題。水聲學(xué)緒論61、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵air-oceaninterfaceoceanvolumeoceansubbottom水聲學(xué)是聲學(xué)的一個(gè)重要分支。

水聲學(xué)緒論71、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(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(lái)開展科學(xué)研究的。

水聲技術(shù)利用聲波作為信息載體來(lái)實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)、定位、導(dǎo)航和通信的原理與方法。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)航和通信的技術(shù)措施與手段。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)。水聲學(xué)緒論81、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(xué)起源

1490年，達(dá).芬奇摘記中記錄利用長(zhǎng)管聽遠(yuǎn)處航船。水聲學(xué)第一次定量測(cè)量

1827年，瑞士物理學(xué)家D.Colladon和法國(guó)數(shù)學(xué)家C.Sturm合作，在日內(nèi)瓦湖測(cè)量了水中的聲速。水聲學(xué)緒論92、水聲學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史1840年，焦耳發(fā)現(xiàn)了磁致伸縮效應(yīng)。1880年，皮埃爾.居里發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)。水聲學(xué)緒論102、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵一個(gè)航海悲?。?912年）和一次世界大戰(zhàn)（1914年）推動(dòng)水聲學(xué)迅速發(fā)展。水聲學(xué)緒論112、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵1912年，英國(guó)人AlexanderBelm描述了回聲定位設(shè)備。1912年，英國(guó)人L.F.Richardon提出了回聲定位方案。水聲學(xué)緒論122、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵ThefirstworkingsonarsystemwasdesignedandbuiltintheUnitedStatesbyCanadianReginaldFessendenin1914.TheFessendensonarwasanelectromagneticmoving-coiloscillatorthatemittedalow-frequencynoiseandthenswitchedtoareceivertolistenforechoes.Itwasabletodetectanicebergunderwaterfrom2milesaway,althoughwiththelowfrequency,itcouldnotpreciselyresolveitsdirection.

1914年，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，反潛戰(zhàn)出現(xiàn)—促進(jìn)軍用聲吶發(fā)展。水聲學(xué)緒論132、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵Powerfulhighfrequencyultrasonicecho-soundingdevicewasdevelopedbyemminentFranchphysicistPaulLangévin

andRussianscientistConstantinChilowsky.Theycalledtheirdevicethe'hydrophone'.Thetransducerofthehydrophoneconsistedofamosaicofthinquartzcrystalsgluedbetweentwosteelplateswitharesonantfrequencyof150KHz.Between1915and1918thehydrophonewasfurtherimprovedinclassifiedresearchactivitiesandwasdeployedextensivelyinthesurveillanceofGermanU-boatsandsubmarines.ThefirstknownsinkingofasubmarinedetectedbyhydrophoneoccurredintheAtlanticduringWorldWarIinApril,1916.水聲學(xué)緒論142、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵1925年，研制出用于船舶導(dǎo)航水聲設(shè)備——回聲測(cè)深儀。第二次世界大戰(zhàn)促進(jìn)了水聲技術(shù)的飛速發(fā)展。反潛，法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)，主動(dòng)聲吶郎之萬(wàn)振子，夾心石英預(yù)應(yīng)力換能器磁致伸縮換能器電子管振蕩器和放大器壓電陶瓷透聲橡膠水聲傳播機(jī)理—“下午效應(yīng)”水聲物理研究—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——聽音系統(tǒng)潛艇隱身技術(shù)，消聲瓦水聲學(xué)緒論152、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵二戰(zhàn)后電子技術(shù)和信息科學(xué)發(fā)展促進(jìn)水聲學(xué)的發(fā)展傳感器技術(shù)拖曳線列陣技術(shù)水聲信號(hào)處理技術(shù)水聲物理學(xué)研究—“深海聲道效應(yīng)”減振降噪與隱身技術(shù)新型聲吶發(fā)展趨勢(shì)？低頻、大功率、大基陣和綜合信號(hào)處理水聲學(xué)緒論162、水聲學(xué)的基本內(nèi)涵水聲學(xué)緒論173、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲學(xué)水聲物理水聲工程水聲系統(tǒng)水聲技術(shù)水聲學(xué)緒論183、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲物理海洋環(huán)境的聲學(xué)特性海水（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)律海洋混響海洋環(huán)境噪聲環(huán)境、干擾對(duì)設(shè)備的影響機(jī)制水聲學(xué)緒論193、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲學(xué)緒論203、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲物理實(shí)驗(yàn)研究常用設(shè)備水聲學(xué)緒論213、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲工程水聲換能器水聲基陣水聲換能材料水聲換能器設(shè)計(jì)原理與方法水聲換能器工藝聲基陣成陣技術(shù)水聲換能器校準(zhǔn)計(jì)量水聲學(xué)緒論223、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲工程聲系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置耦合腔校準(zhǔn)系統(tǒng)中頻校準(zhǔn)水池定位系統(tǒng)高壓消聲水池湖上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)水聲技術(shù)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）信號(hào)檢測(cè)（目標(biāo)檢測(cè)）參數(shù)估計(jì)（參數(shù)估計(jì)）—波束形成技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)等目標(biāo)識(shí)別—時(shí)頻分析等信號(hào)處理的軟硬件實(shí)現(xiàn)—模擬、數(shù)字、DSP技術(shù)等水聲學(xué)緒論233、水聲學(xué)的研究對(duì)象水聲學(xué)緒論244、水聲學(xué)的主要應(yīng)用軍用按載體劃分艦載聲吶(Ship-basedSonar)艇載聲吶(BoatssetoutSonar)岸基聲吶(Shore-basedSonar)機(jī)載聲吶(AirborneSonar)聲納浮吶(Sonobuoy)潛標(biāo)(Submersiblebuoy)水中兵器水聲學(xué)緒論254、水聲學(xué)的主要應(yīng)用軍用按功能劃分通信聲吶導(dǎo)航聲吶定位聲吶水雷引信探雷聲吶水聲學(xué)緒論264、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)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。水聲學(xué)緒論274、水聲學(xué)的主要應(yīng)用SONOBUOYS水下目標(biāo)探測(cè)水聲學(xué)緒論284、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)AirborneSonar水聲學(xué)緒論294、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水下目標(biāo)探測(cè)TowedLongLinearArray水聲學(xué)緒論304、水聲學(xué)的主要應(yīng)用魚雷和水雷水聲學(xué)緒論314、水聲學(xué)的主要應(yīng)用民用測(cè)深單波束測(cè)深儀多波束測(cè)深儀旁視聲吶側(cè)掃聲吶綜合孔徑測(cè)深儀測(cè)速多普勒測(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、水聲學(xué)的主要應(yīng)用民用魚探儀助漁設(shè)備（誘魚、計(jì)數(shù)、跟蹤）助潛設(shè)備水下定位信標(biāo)應(yīng)答器通訊與遙測(cè)聲控電燈海底地形測(cè)繪水聲學(xué)緒論334、水聲學(xué)的主要應(yīng)用海底特性探測(cè)水聲學(xué)緒論344、水聲學(xué)的主要應(yīng)用洋流和海水溫度探測(cè)觀察點(diǎn)A觀察點(diǎn)B聲源運(yùn)動(dòng)方向多普勒效應(yīng)水聲學(xué)緒論354、水聲學(xué)的主要應(yīng)用魚群探測(cè)、跟蹤和識(shí)別水聲學(xué)緒論364、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水聲通訊水聲學(xué)緒論374、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水聲定位導(dǎo)航水聲學(xué)緒論384、水聲學(xué)的主要應(yīng)用水聲學(xué)緒論39聲吶及聲吶方程海洋的聲學(xué)特性海洋中的聲傳播理論典型傳播條件下的聲場(chǎng)聲波在目標(biāo)上的反射和散射海洋中的混響水下噪聲聲吶方程的應(yīng)用5、本課程的主要內(nèi)容建立聲吶系統(tǒng)的基本概念由聲吶方程入手，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)，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。由聲吶方程引出有關(guān)的水聲物理問題，是聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須認(rèn)真考慮