習(xí)題課2公開課一等獎?wù)n件省課獲獎?wù)n件

習(xí)題課2第1頁

1、假設(shè)潛艇輻射頻率為300Hz線譜信號，其聲源級為120dB；現(xiàn)用指向性束寬為0.5弧度某聲吶接收該潛艇線譜信號，潛艇航行速度為20m/s，海洋環(huán)境背景噪聲譜級為70dB。1）求聲吶系統(tǒng)最小接收帶寬和背景干擾級？2）若聲吶系統(tǒng)檢測閾為-25dB，則該聲吶可探測該潛艇最大探測距離是多少？（海水中聲速1500m/s，聲波球面擴展，不計海水聲吸取）第2頁

解：1）多普勒頻偏：

聲吶接收系統(tǒng)最小接收帶寬為8Hz。3）背景干擾級：4）根據(jù)被動聲吶方程，能夠求得聲吶最大探測距離：2）聲吶系統(tǒng)接收指向性指數(shù)：第3頁2、已知：甲船輻射噪聲譜密度級如下列圖所示；乙船用被動聲吶探測甲船，該聲吶系統(tǒng)工作通帶為：500Hz-2023Hz，全指向性接收器，能量檢測工作方式，當(dāng)信噪比大于6dB時，以為檢測到目標(biāo)；若海洋環(huán)境噪聲和乙船自噪聲總干擾噪聲為各向同性且為均勻譜密度分布，在接收器處其噪聲譜密度級為70dB（0dB=1μPa/Hz）。試求：1）乙船接收甲船噪聲信號級；2）乙船接收干擾噪聲級；3）乙船探測到甲船最遠距離（球面波擴展且不計海水聲吸?。?）為增大探測到甲船距離，乙船被動聲吶應(yīng)如何改善設(shè)備參數(shù)。

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解：1）信號級：SL－TL，其中SL=10lg(I/Iref)；I=I1+I22）干擾級：NL－DI第5頁

3）被動聲吶方程：

最遠探測距離：

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4）為提升探測距離，應(yīng)改善聲吶設(shè)備參數(shù)：減少檢測閾DT；減小接收束寬；選擇工作帶寬和頻段使SL-NL值盡可能大，即聲吶工作頻段左移，可提升聲吶探測距離。第7頁

3、某聲吶在10km處檢測到某艦輻射噪聲，已知海洋傳輸衰減遵循球面波規(guī)律，海水介質(zhì)吸取系數(shù)1dB/km，環(huán)境噪聲譜級為70dB，聲吶工作帶寬為1000Hz，聲吶接收換能器接收指向性指數(shù)為10dB，該聲吶在輸入端接收信號信噪比為15dB時剛好能檢測到目標(biāo)，求被檢測艦船輻射噪聲源級？（海水中聲速1500m/s）第8頁2）背景干擾級：

解：1）環(huán)境噪聲級：3）傳輸損失：

4）根據(jù)被動聲吶方程，可求得艦船輻射噪聲聲源級：第9頁

4、為了掃除音響水雷，掃雷艦拖曳一寬帶聲源，聲源譜密度級為150dB。被掃除水雷對100Hz~300Hz范圍內(nèi)噪聲敏感；假設(shè)在上述頻帶內(nèi)海洋環(huán)境噪聲譜密度級為70dB，而水雷在上述頻段內(nèi)噪聲級比海洋環(huán)境噪聲級高40dB時動作。若傳輸損失用球面波擴展來描述，求掃雷艦在多遠距離能掃除水雷？第10頁

解：第11頁

5、設(shè)某聲吶發(fā)射器與接收器相距很近，發(fā)射器無指向性，接收器有指向性。發(fā)射系統(tǒng)工作頻率為50kHz，脈沖寬度為100T（T為工作頻率周期）。在1000m處有半徑為2m剛性球，海洋體積散射強度為-50dB。試求：當(dāng)接收器指向性指數(shù)為多少時才能使球體回聲級等于體積混響級?

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解：1）由題意已知：球體半徑a＝2m，球體目標(biāo)強度：2）球體回波信號強度：3）由題意知：脈寬τ＝2ms；海洋體積散射強度Sv=-50dB；等效波束寬為Ψ，則體積混響級為：

4）由EL=RL，可求得等效波束寬為Ψ=1/15，接收器指向性為：第13頁

6、已知水面船作勻速直線運動，船底換能器以夾角θ向海底發(fā)射聲波，頻率為f0，收得海底回聲信號頻率為fr，求該船航行速度v。第14頁

解：考慮多卜勒效應(yīng)，回聲信號頻率

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7、寫出（1）目標(biāo)回聲信號級體現(xiàn)式；（2）海底混響等效平面波混響級體現(xiàn)式。已知海底有一剛性球，半徑1m；收-發(fā)合置換能器，其指向性等效束寬弧度Φ=0.2；收-發(fā)合置換能器距海底目標(biāo)斜距400m；信號脈沖寬度τ=4ms；海底散射強度Sb=-25dB；（3）試求接收信號信混比。（4）為提升接收信號信混比應(yīng)如何改善聲吶設(shè)備參數(shù)。（聲速為1500m/s；聲波球面波擴展；不計海水聲吸?。┑?6頁

解：2）海底混響等效平面波混響級體現(xiàn)式：

4）若提升SRR，需改善聲吶設(shè)備參數(shù)：減小脈沖寬度τ和等效束寬Φ。1）目標(biāo)回聲信號級：

3）接收信號信混比：

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8、試驗測量水下物體目標(biāo)強度（TS值）“應(yīng)答器法”，給出有關(guān)計算式，測量中應(yīng)注意哪些問題才能確保測量精確？若“直接測量法”布置為：在開闊水域，點聲源輻射器，無指向性接收器和被測物體依次排列，間距分別為R1，R2；（R2>>d/λ；d為被測物體最大線度；λ為聲波波長）。接收器接收點聲源輻射聲壓幅值為Pi，接收被測物體散射聲壓幅值為Ps；問：被測物體目標(biāo)強度（TS值）如何計算？（聲波球面擴展，不計海水聲吸?。?。第18頁

解：1）應(yīng)答器法測量原理①測量船：安裝發(fā)射器和水聽器Ⅰ各一種，測量目標(biāo)回聲和應(yīng)答器所輻射脈沖信號，設(shè)它們聲級差為A分貝。②待測目標(biāo)：安裝應(yīng)答器和水聽器Ⅱ各一種，相距1米，應(yīng)答器接收聲源發(fā)射聲脈沖后也發(fā)射聲脈沖，水聽器先后接收聲源和應(yīng)答器發(fā)射脈沖信號，設(shè)它們聲級差為B分貝。

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2）輻射聲壓幅值：

接收器接收聲壓幅值：待測目標(biāo)入射聲壓為：接收器接收目