大连理工大学研究生院 2011/2012学年第二学期期末考试试卷及标准答案
考试科目 《水声学原理》 考试时间 100分钟 考试形式 开卷 班 级 姓 名 学 号 题号 得分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总得分 阅卷人 试题说明：本试卷共10道题，每题10分，满分100分。请将答案写在答题纸上，考试完毕后请将试卷和答题纸一并交回。
1.（10分）声纳有哪两种工作方式？试分别画出这两种方式的信息流程图。
2.（10分）增加主动声纳的发射功率，能否提高其作用距离，为什么？ 如能提高，若其他条件不变，发射功率增大一倍，试问声纳作用距离如何变化？
3.（10分）试画出典型的海洋声速分布图，并说明表面声道和深海声道的形成原因。 4.（10分）若海水中的声速分布如下图，试画出几条典型声线轨迹图。
5.（10分）声速分布如下左图所示，已知H，z0，cs，a1，a2和?0求x。
Csa1Ha2z0zzHCxx?0
6.（10分）一只声呐换能器的声源级为120dB。问从一个距离为1000m，半径为40m的球形物体上返回的回波信号强度是多少？
7.（10分）简述实验测量水下物体目标强度（TS值）的“应答器法”，给出有关计算式，测量中应注意哪些问题才能保证测量的准确？ 8.（10分）已知水面船作匀速直线运动，船底的换能器以夹角?向海底发射声波，频率为f0，收得海底回声信号的频率为fr，求该船的航行速度v。
V水面?f0fr
9.（10分）根据混响场特性不同，混响分为哪几类？它们各自产生的混响源是什么？试写出这几类混响的等效平面波混响级的理论公式。
10.（10分）为何在水下噪声研究中将舰船噪声分为舰船辐射噪声和舰船自噪声？写出舰船辐射噪声的噪声源，并说明它们的频率特性及在辐射噪声中起的作用。
海底大连理工大学研究生院 2011/2012学年第二学期期末考试试卷及标准答案
标准答案： 1. 答：
声纳按照工作方式可以分为两类，主动声纳和被动声纳。它们的信息流程图分别为： (1)主动声纳：
发射信号
信号源 发射机 发射阵 海水 判别、显示 处理器 接收阵 接收信号 目标
(2)被动声纳：
海水 处理器 接收阵 噪声 判决、识别 目标
2. 答：(1) 能否提高作用距离要看何种背景干扰起主要作用。如果背景干扰以环境噪声为
主，则可提高作用距离，若背景干扰以混响为主，则不能提高作用距离。原因在于前者信噪比会增大而后者信混比不变。根据声纳方程，前者作用距离会随之提高而后者不变。
(2) 如能提高则环境噪声为主要背景干扰，则相应的声纳方程为：
SL-2TL+TS-(NL-DI)=DT
设发射功率增大前后的声纳参数分别标号为1和2，则有
SL1-2TL1+TS1-(NL1-DI1)=DT1 (a) SL2-2TL2+TS2-(NL2-DI2)=DT2 (b)
将上述两式相减可得，
SL2-2TL2+TS2-(NL2-DI2)-(SL1-2TL1+TS1-(NL1-DI1))= DT2 - DT1
考虑到除声源级外其他参数均保持不变，则有
SL2-2TL2-(SL1-2TL1)=0
进一步化简可得
SL2- SL1=2(TL2-TL1)
由声功率与声源级以及传输损失与作用距离的关系式可知，这里假定球面波传输损失，则有
2=P2/P1=(r2/r1)4,
所以
r2/r1=21/4
即功率增大一倍，作用距离增大21/4倍。 3. 答：(1)典型的海洋声速分布有：
大连理工大学研究生院 2011/2012学年第二学期期末考试试卷及标准答案
c0 ZmcZmc?h?c c cZZZZ
(a)深海声道 (b)表面声道 (c)负梯度声道 (d)浅海负梯度声道
(2) 表面声道和深海声道形成的原因分别为： (a)在秋冬季节，由于海洋中湍流和风浪对表面海水的搅拌作用，在海表面下形成一定厚度的温度均匀的混合层（等温层）。在层内温度均匀，压力随深度增加，声速呈正梯度分布。(b)在海洋表面受到阳光照射时，水温较高，但有受到风雨的搅拌作用，形成海洋表面等温层。在深海的等温层，声速随海洋深度增加，呈声速正梯度变化。在表面等温层和深海等温层存在一个声速变化的过渡区域，这一过渡区主要呈现温度随深度下降的趋势。 4. 答：典型的声线如下图所示：
5. 答：
x?x1?x2 x1?z0?HH x2?
?0??H?H??Stgtg22CH?CS?1?a1H? C0?CH?1?a2?z0?H?? cos?0/C0?cos?H/CH?cos?s/Cs
cos?s?cos?0cos?0 cos?H?
?1?a1H??1?a2?z0?H??1?a2?z0?H?6. 答：由声纳方程可知，回声信号强度为EL=SL-2TL+TS
又 TL=20lgr
a2 TS=10lg
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水声学原理考试试卷及参考答案
