水声学原理

哈尔滨工程大学校级精品课程——《水声学》习题集

绪 论

1 什么是声呐？声呐可以完成哪些任务？

2 请写出主动声呐方程和被动声呐方程？在声呐方程中各项参数的物理意义是什么？

3 在组合声呐参数中优质因数和品质因数是什么？它们的物理意义是什么？ 4 声呐方程的两个基本用途是什么？

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

第一章 声学基础

1 什么条件下发生海底全反射，此时反射系数有什么特点，说明其物理意义。 2 给定水下声压p为100?Pa，那么声强I是多大，与参考声强Ir比较，以分贝表示的声强级是多少？

3 发射换能器发射40kW的声功率，且方向性指数DIt为15dB，其声源级SL为多少？

第二章 海洋声学特性

1 海水中的声速与哪些因素有关？画出三种常见的海水声速分布。

2 利用经验公

哈尔滨工程大学校级精品课程——《水声学》习题集

绪 论

1 什么是声呐？声呐可以完成哪些任务？

2 请写出主动声呐方程和被动声呐方程？在声呐方程中各项参数的物理意义是什么？

3 在组合声呐参数中优质因数和品质因数是什么？它们的物理意义是什么？ 4 声呐方程的两个基本用途是什么？

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

第一章 声学基础

1 什么条件下发生海底全反射，此时反射系数有什么特点，说明其物理意义。 2 给定水下声压p为100?Pa，那么声强I是多大，与参考声强Ir比较，以分贝表示的声强级是多少？

3 发射换能器发射40kW的声功率，且方向性指数DIt为15dB，其声源级SL为多少？

第二章 海洋声学特性

1 海水中的声速与哪些因素有关？画出三种常见的海水声速分布。

2 利用经验公

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第七章 海洋中的混响

第二十讲 气泡的声学特性与海面混响

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本讲主要内容海水中气泡的声学特性 海面表层内的空气泡 小气泡对声波的吸收作用 小气泡的共振频率 单个气泡的散射截面、 单个气泡的散射截面、吸收截面和消声界面 衰减系数 含气泡水介质中的声速 海面混响 海面散射的理论处理

College of Underwater Acoustic Engineering HEU

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本讲主要内容海面混响 海面散射强度 关于海面散射的理论

College of Underwater Acoustic Engineering HEU

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一、海水中气泡的声学特性海面表层内的空气泡 海面的不平整性及波浪产生的小气泡对声波的散射形成 海面混响 海面混响的特性与水中气泡的声学特性密切相关 小气泡对声波的吸收作用 小气泡不属于吸声材料； 小气泡不属于吸声材料； 小气泡群的吸收和散射作用使得声波通过这种气泡群后 会产生很大衰减。 会产生很大衰减。 衰减的原因： 衰减的原因： 气泡散射—气泡的存在使介质出现不连续性 气泡的存在使介质出现不连续性； 气泡散射 气泡

水声学原理

《水声学》部分习题参考答案

绪论

1 略 2 略 3 略 4 略

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，rR

声信号级回声信号级混响掩蔽级噪声掩蔽级rRrn距离r

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

解：工作中的主动声呐受到的干扰是：海洋环境噪声、海洋混响和自噪声，若工作频率为1000Hz，干扰来自：风成噪声、海底混响、螺旋桨引起的自噪声及水动力噪声。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

1

水声学原理

解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用

水声学原理

《水声学》部分习题参考答案

绪论

1 略 2 略 3 略 4 略

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，rR

声信号级回声信号级混响掩蔽级噪声掩蔽级rRrn距离r

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

解：工作中的主动声呐受到的干扰是：海洋环境噪声、海洋混响和自噪声，若工作频率为1000Hz，干扰来自：风成噪声、海底混响、螺旋桨引起的自噪声及水动力噪声。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

1

水声学原理

解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用

水声学原理

《水声学》部分习题参考答案

绪论

1 略 2 略 3 略 4 略

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，rR

声信号级回声信号级混响掩蔽级噪声掩蔽级rRrn距离r

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

解：工作中的主动声呐受到的干扰是：海洋环境噪声、海洋混响和自噪声，若工作频率为1000Hz，干扰来自：风成噪声、海底混响、螺旋桨引起的自噪声及水动力噪声。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

1

水声学原理

解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用

水声学原理

《水声学》部分习题参考答案

绪论

1 略 2 略 3 略 4 略

5 环境噪声和海洋混响都是主动声呐的干扰，在实际工作中如何确定哪种干扰是主要的？

解：根据水文条件及声呐使用场合，画出回声信号级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离变化的曲线，如下图，然后由回声信号曲线与混响掩蔽级、噪声掩蔽级曲线的交点所对应的距离来确定混响是主要干扰，还是噪声为主要干扰，如下图，rR

声信号级回声信号级混响掩蔽级噪声掩蔽级rRrn距离r

6 工作中的主动声呐会受到哪些干扰？若工作频率为1000Hz，且探测沉底目标，则该声呐将会受到哪些干扰源的干扰。

解：工作中的主动声呐受到的干扰是：海洋环境噪声、海洋混响和自噪声，若工作频率为1000Hz，干扰来自：风成噪声、海底混响、螺旋桨引起的自噪声及水动力噪声。

7 已知混响是某主动声呐的主要干扰，现将该声呐的声源级增加10dB，问声呐作用距离能提高多少？又，在其余条件不变的情况下，将该声呐发射功率增加一倍，问作用距离如何变化。（海水吸收不计，声呐工作于开阔水域）

1

水声学原理

解：对于受混响干扰的主动声呐，提高声源级并不能增加作用距离，因为此时信混比并不改变。在声呐发射声功率增加一倍，其余条件不变的情况下，作用

初中物理声学部分专题训练

姓名

一．填空题

1．声音是由物体 产生的；钓鱼时，河岸上的脚步声会把鱼吓跑，这说明 和 能够传声；月球上的宇航员只能通过无线电来进行交谈，主要是因为 不能传声。

2．声音在不同介质中的传播速度是 （选填“相同”或“不同”）的；在雷雨天，人们总是先看到闪电，后听到雷声。如果看到闪电3s 后才听到雷声，那么闪电处距人约 m 。

3．生活中常常有这样的感受和经历：当你吃饼干或者硬而脆的食物时，如果用手捂紧自己的双耳，自己会听到很大的咀嚼声，这说明 能够传声；但是你身旁的同学往往却听不到明显的声音，这又是为什么呢？请从物理学的角度提出一个合理的猜想： 。

4．如图1所示，敲响右边的音叉，左边完全相同的音叉也会发声，并且把泡沫塑料球弹起。这是由于右边音叉的振动，在

工程水声学基础习题

1. 已知，两个声压幅值之比为2、5、10、100，求它们声压级的差；若它们的声压

级之差为1、3、6、10dB时，它们的声压幅值之比又是多少？ 解：由声压级的表达式：

SPL?20logpepref，若它们的幅值之比

pe1prefp1p2?n，则声压级之差为：

SPL1?SPL2?20log?20logpe2pref?20logpe1pe2?20logp1p2?20logn

当n?2,5,10,100时相应的声压级差为：

?SPL?20logn?6dB,14dB,20dB,40dB

反之，若?SPL?SPL1?SPL2?m?dB?， 即：20logpe1pref?20logpe2pref?20logpe1pe2?20logp1p2?m?dB?

于是，

p1p2m?1020；当m?1,3,6,10dB时相应的声压幅值之比是：

p1p2?1.122,1.413,1.995,3.16

2. 房间内有n 个人各自无关地说话，假如每个人单独说话时在某位置均产生声压

级为SPL0?dB?的声音，那么，当n 个人同时说话时在该位置上的总声压级是多少？

解：由声压级的表达式：

SPL?10logpe22pref?20logpepref

2n当

水是万物之源，没有水就没有生命。水的声音多的更是数不胜数，你在生活中有仔细听过这大自然的演奏吗？

滴水之声

阳光下，积雪正在慢慢融化，到处都可以听见滴水的声音。小巷的屋檐下在滴水，石拱桥的栏杆和桥洞在滴水。小河的石沿上，向下流的水仿佛从石缝中渗出。细细聆听，水声重重叠叠，如诉如泣，又好像神秘悠远的江南丝竹，裹着万般柔情，从地下袅袅回旋上升。这种声音人间的乐器永远无法模仿。

江河湖海之声

在狂风之下，江面上漩涡重重，波浪打在岩石上，溅起一米多高的水浪，就像千军万马搅起烟尘，冲杀过来，作文令人惊心动魄的声音。

清凌凌的河水欢快的流淌着，水花拍击着岩石，弹奏出美妙的古琴声，打破了初春的宁静。这是多么美妙的声音。

湖水蓝蓝的，水平如镜，静的像一块蓝宝石在夏日耀眼的阳光下闪烁着光芒。风过，水波荡漾，犹如姑娘石榴裙的层层的裙摆。湖边的垂柳调皮的拍打湖面，清脆悦耳的声音。

海风呼呼的吹着，翻滚的海浪一下一下拍在沙滩上。这水，这天，着风，还有大海的伴奏，好一片优美的景致。

大自然就是一位千变万化的音乐家，有时柔情似水，有时刚强坚毅，有时有神秘悠远让我们用心去感受大自然的歌声。