第6章海洋中的混响

海底两万里的每章概括第一章：后墨西哥海域的神秘物体故事开始于1866年，当时一条神秘的怪物袭击了许多船只。

我们的主人公阿龙纳克斯先生被国际海洋协会委派前往解决这个谜团。

第二章：水下探险艇为了寻找那只怪物，阿龙纳克斯决定搭乘一艘水下探险艇。

他与船长尼摩以及助手康塞尔共同出发进行勘探。

第三章：深海怪兽水下探险艇途中被一只神秘怪兽攻击，尼摩船长与怪兽展开了一场激烈的战斗。

最终怪兽被打败，但它留下的伤势仍然让人惊讶。

第四章：大西洋海底阿龙纳克斯他们继续穿过大西洋海底，不断发现各种各样的海洋生物。

同时，他们还遇到了一些意外，例如无人岛和水下的火山口。

第五章：地中海航行阿龙纳克斯一行人离开了大西洋继续行驶，他们的目的是前往地中海。

在这段航行中，他们又遇到了不少惊险的经历。

第六章：庞贝古城的探险他们来到了庞贝古城，深入其中探险。

庞贝城被当地人视为神秘古迹，阿龙纳克斯等人发现了很多不为人知的秘密。

第七章：水下火山口阿龙纳克斯等人继续前往伊奥尼亚海，沿途他们发现了许多火山口。

这些火山口对于加速海流和卫星潮汐有着重要的作用。

第八章：大西洋圆盘在海底漫步时，阿龙纳克斯等人发现了一个大西洋圆盘，这个圆盘的制造者不同于任何知名文明。

这一发现在当时引起了轰动。

第九章：被困的木筏阿龙纳克斯等人救了一个人，这个人被困在了一艘木筏上。

他们为了拯救这个人，不得不乘坐木筏继续前行。

第十章：海怪受伤他们发现了另一些被海怪袭击过的船只，这些船上的人都已死亡。

他们又遇到了大型海怪，这次这只海怪似乎已受伤。

第十一章：地中海的神秘城市阿龙纳克斯等人来到了地中海某个岛屿上，这里有一个被遗忘的城市。

他们进入城市，逐渐探明了其中的历史。

第十二章：水下森林他们发现了一片水下森林，这里也是一些海洋动物的栖息地。

这里有欧文和帛珞克等极具特征的水下植物。

第十三章：突尼斯是非阿龙纳克斯等人离开了水下森林，前往突尼斯。

由于社会与政治环境的不稳定，他们遇到了一些突尼斯的问题。

水声学underwater acoustics简史水声换能器和参量阵水声换能器水声换能器的进展水声参量阵声波在海洋中的传播和声场数值预报传播损失水下声道理论方法深海中的声传播浅海中的声传播声场数值预报水声场的背景干扰噪声海洋中的混响信号场的起伏和散射海面波浪引起的声起伏湍流引起的声起伏内波引起的声起伏目标反射和舰船辐射噪声水下目标反射舰船辐射噪声水声信号处理-声学的一个分支学科。

它主要研究声波在水下的产生、传播和接收，用以解决与水下目标探测和信息传输过程有关的声学问题。

声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动,在这方面远比电磁波(如无线电波、光波等)好,水声学随着海洋的开发和利用发展起来，并得到了广泛的应用。

简史1827年左右，瑞士和法国的科学家首次相当精确地测量了水中声速。

1912年“巨人”号客轮同冰山相撞而沉没，促使一些科学家研究对冰山回声定位，这标志了水声学的诞生。

美国的R.A.费森登设计制造了电动式水声换能器(500～1000Hz)，1914年就能探测到2海里远的冰山。

1918年，P.朗之万制成压电式换能器，产生了超声波,并应用了当时刚出现的真空管放大技术,进行水中远程目标的探测，第一次收到了潜艇的回波，开创了近代水声学，也由此发明了声呐。

随后，水声换能器的革新，关于温度梯度影响声传播路径的机理、声吸收系数随频率变化等水声学研究的成就，使声呐得以不断改进，并在第二次世界大战期间反德国潜艇的大西洋战役中起了重要作用。

第二次世界大战以后,为提高探测远距离目标(如潜艇)的能力,水声学研究的重点转向低频、大功率、深海和信号处理等方面。

同时，水声学应用的领域也越加广泛，出现了许多新装置，例如:水声制导鱼雷,音响水雷，主、被动扫描声呐,水声通信仪，声浮标，声航速仪,回声探测仪,鱼群探测仪,声导航信标,地貌仪,深、浅海底地层剖面仪，水声释放器以及水声遥测、控制器等。

水声作为遥测海洋的积分探头，在长时间内大面积连续监测海洋的运动过程以及海洋资源概念也已初步形成。

海底两万里中每章的海底世界的描写《海底两万里》是法国作家儒勒·凡尔纳的经典科幻小说，讲述了博物学家阿龙纳斯、其仆人康塞尔和鱼叉手尼德·兰与神秘潜艇船长尼摩一起在海底两万里旅行的故事。

以下是书中每章对海底世界的精彩描写。

第一章：神秘的海怪在第一章中，作者描绘了海洋深处的神秘氛围：“海水像一面巨大的黑布，遮挡了他们的视线。

在这片黑暗中，只见一束微弱的光线在海底闪烁，仿佛是黑暗中的指引之光。

”第二章：海浪的俘虏本章描述了主人公们首次进入海底世界时的情景：“海底的景象令人叹为观止。

巨大的珊瑚树，宛如仙境中的奇花异草，色彩斑斓。

成群结队的鱼儿在珊瑚丛中穿梭，犹如飘舞的彩带。

”第三章：潜艇的秘密本章中对海底火山喷发的描写生动形象：“海底火山喷发时，岩浆如泼洒的火焰，瞬间照亮了周围的海水。

滚烫的岩浆与冰冷的海水相遇，产生了巨大的烟雾，使海底世界变得扑朔迷离。

”第四章：红海之旅本章描述了红海中独特的海底生物：“红海的海底世界充满了异域风情。

五颜六色的鱼儿，有的形状奇特，有的华丽无比。

巨大的海龟悠然地游弋，海马在珊瑚丛中穿梭，犹如仙境中的精灵。

”第五章：地中海的明珠本章对地中海海底的描绘充满诗意：“地中海的海底宛如一幅美丽的画卷。

清澈的海水中，五彩斑斓的鱼儿在阳光的照耀下翩翩起舞。

海底的沙滩上，洁白的贝壳闪闪发光，如梦如幻。

”第六章：海底的矿藏本章描述了海底的矿藏：“海底的岩石中，蕴藏着丰富的矿藏。

金、银、铜、铁等金属熠熠生辉，仿佛海底的宝藏等待着勇敢者的探索。

”第七章：大西洋的鲸鱼本章对大西洋海底的鲸鱼进行了生动描绘：“巨大的鲸鱼在海底游弋，它们的身躯如同一座移动的山峰。

它们从水中跃起，又重重地落回水中，激起巨大的浪花。

”第八章：南极的冰山本章描述了南极海底的冰山：“冰山犹如巨兽，矗立在海底。

周围的海水被冰山映照得晶莹剔透，仿佛一个冰雪世界。

”第九章：海底的火山本章对海底火山的描绘紧张刺激：“海底火山喷发时，强烈的震动传遍整个海底。

海底两万里章节简介《海底两万里》是法国作家儒勒·凡尔纳的著名科幻小说，讲述了一次横跨大洋的奇幻之旅。

故事主人公是一位名叫尼莫的神秘船长，他带领一支船员潜入海底，探索了各种神秘的海底生物和遗迹，经历了许多惊险的冒险。

整个故事共分为50个章节，下面是各章节的简介：第1章：海上的神秘事件故事开始于1866年，当时一些船只在海上遭遇神秘事件，有些船员甚至在不知名的力量袭击下失踪。

新闻界报道这些事件后，引起了人们的广泛关注。

第2章：阿伦达尔号船长故事主人公阿伦达尔号船长接到命令，要去追查这些神秘事件的真相。

他启程前往巴塞罗那，准备开始这次探险之旅。

第3章：船员招募船长阿伦达尔在巴塞罗那招募了一支船员队伍，包括测量员康塞尔、机械师尤尼厄斯和炮手尼德兰德等人。

第4章：地中海阿伦达尔号船长和他的船员们开始了他们的探险之旅，从地中海出发。

第5章：地中海的秘密在地中海中，阿伦达尔号船长和他的船员们遭遇了许多危险，包括暴风雨、海怪袭击等。

第6章：地中海的迷宫船长和他的船员们进入了一片神秘的迷宫，他们在这里度过了一段时间。

在这个过程中，他们探索了许多神秘的遗迹和生物。

第7章：大西洋阿伦达尔号船长和他的船员们离开地中海，进入了大西洋。

他们遭遇了一些新的危险，包括巨浪、风暴和鲨鱼等。

第8章：鲸鱼船员们在大海上遇到了一只巨大的鲸鱼，他们试图捕捉这只鲸鱼，但最终失败了。

第9章：北极阿伦达尔号船长和他的船员们到达了北极地区，他们遭遇了极端寒冷和冰山。

第10章：南极船员们穿过南极，继续他们的探险之旅。

第11章：印度洋在印度洋中，阿伦达尔号船长和他的船员们遭遇了印度洋巨蟹和其他海底生物的袭击。

第12章：电动海藻他们最终进入了一片神秘的海域，这里有一种奇特的电动海藻，可以将水中的电能转化为机械能。

第13章：黑暗中的海底船员们在黑暗中探索了海底，他们遭遇了巨大的章鱼和其他危险的生物。

第14章：海洋农场他们进入了一片巨大的海洋农场，在这里，人们利用海洋资源种植各种农作物。

1多阵元水平分置海底混响建模及仿真海洋混响的仿真方法比较多，用得比较普遍的是模拟混响信号的强度。

本文以散射波形信号为参量，介绍射线声学理论基础下的多阵元水平分置海底混响建模与仿真方法。

1．海底混响信号模型本文依据射线声学理论建立海底混响单元散射模型，不考虑海面散射和多途效应，不考虑海底散射单元间的散射影响，认为海水为均匀性介质，不考虑声吸收，声速分布为恒定声速[8]。

发射阵元和接收阵元无指向性，入射声波按球面波形式扩展，海底为各向同性海底，每个散射单元的散射声信号按球面波形式衰减。

图1.1 海底混响散射模型示意图散射单元的选取，依据海底散射系数相关半径划分。

海底散射系数是空间的函数，它是声压的传递函数，我们将该函数的自相关半径定义为海底散射系数相关半径。

可以认为在这一相关半径内，海底散射系数可近似取一个值，该数值为复数变量，当散射单元足够多时，由大数定理可知，散射单元的海底散射系数幅值近似服从高斯分布，通常认为其相位服从均匀分布。

于是，若发射阵元辐射声信号为()s t ，则在接收阵元R 处接收到的第i 个散射单元的散射声信号()i P t 可表示为：P i (t )=S i 'P 0Rr i i Rt ii s (t −t i )i ΔS i （1.1）式中： 0P ——沿声传播方向距声源等效声中心1m 处的入射声压幅值；'i S ——第i 个散射单元的声压散射系数。

它定义为在参考距离1m 处被散射单元所散射的声压与入射声压的比； i S Δ——第i 个散射单元的面积；i Rt ，i Rr ——第i 个散射单元的入射声程和散射声程；i t ——第i 个散射单元的声传播时延，()i i i t Rr Rt c =+；c ——海洋介质声速，1500c =m/s 。

由于混响是存在于海洋中的大量无规则散射体对入射信号产生的散射波信号在接收点迭加而形成的，则对于海底混响信号()P t 可以表示为：P (t )=P i (t )i =−∞+∞∑=P 0S i 'Rr i i Rt ii s (t −t i )i ΔS i i =−∞+∞∑ （1.2）2. 多阵元水平分置海底混响信号仿真方法当发射单元与接收阵在同一水平面上时，我们称之为水平分置。

《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，r R<r n，所以混响是主要干扰。

声信号级噪声掩蔽级R6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）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，作用距离变为原距离的42倍，即R R 412 。

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。

解：发生全反射的条件是：掠时角小于等于全反射临界角，界面下方介质的声速大于界面上方介质的声速。

发生全反射时，反射系数是复数，其模等于1，虚部和实部的比值给出相位跳变角的正切，即全反射时，会产生相位跳变。

2 略3 略第二章 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。

解：海水中的声速与海水温度、密度和静压力（深度）有关，它们之间的关系难以用解析式表达。

CCC2 略3 略4 略5 略6 声波在海水中传播时其声强会逐渐减少。

（1）说明原因；（2）解释什么叫物理衰减？什么叫几何衰减？（3）写出海洋中声传播损失的常用TL 表达式，并指明哪项反映的主要是几何衰减，哪项反映的主要是物理衰减；（4）试给出三种不同海洋环境下的几何衰减的TL 表达式。