第三章 水声测量

水中声速测量实验报告【篇一：实验报告声速的测定】实验报告声速的测定-驻波法测声速2013301020142吴雨桥13级弘毅班物理科学与技术学院本实验利用超声波采用驻波法来测定空气中的声速。

【实验目的】(1)学会用驻波法测定空气中的声速。

(2)了解压电换能器的功能，熟悉低频信号发生器和示波器的使用。

(3)掌握用逐差法处理实验数据。

【实验器材】声波驻波仪、低频信号发生器、数字频率计、毫伏表、示波器、屏蔽导线。

【仪器介绍】声波驻波仪如图所示，在量程为50cm的游标尺的量爪上，相向安置两个固有频率相同的压电换能器。

移动游标及借助其微动装置就可精密地调节两换能器之间的距离l。

压电换能器是实现声波（机械振动）和电信号相互转换的装置，它的主要部件是压电陶瓷换能片。

当输给一个电信号时，换能器便按电信号的频率做机械振动，从而推动空气分子振动产生平面声波。

当它受到机械振动后，又会将机械振动转换为电信号。

压电换能器s1作为平面声波发射器，电信号由低频信号发生器供给，电信号的频率读数由数字频率计读出；压电换能器s2作为声波信号的接收器被固定于游标尺的附尺上，转换的电信号由毫伏表指示。

为了在两换能器的端面间形成驻波，两端面必须严格平行。

【实验原理】两列振幅相同传播方向相反的相干波叠加形成驻波，它不受两个波源之间距离等条件的限制。

驻波的强度和稳定性因具体条件的不同有很大差异。

只有当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，驻波振幅才达到最大值，该现象称为驻波共振。

t 等于任一温度时，声波在理想气体中的传播速度为v=v0 1+??273.15式中v0=331.45m???1，它为0℃时的声速，t为摄氏温度。

由上式可以计算出t等于任意温度时，声波在理想气体中的传播速度。

【实验内容】(1)仪器接线柱连接。

用屏蔽导线将压电换能器s1的输入接线柱与低频信号发生器的输出接线柱连接，用屏蔽导线将压电换能器s2的输出接线柱与毫伏表的输入接线柱连接，再将低频信号发生器的输出端与数字频率计的输入端相连。

水声测量原理五种典型噪声
水声测量是利用声波在水中传播的特性来获取相关信息的一种技术方法。

以下是水声测量中常见的五种典型噪声：
1. 海底地震噪声：由于地球内部的地震活动产生的地震波向水体传播引起的噪声，频率范围广泛，能够遍及整个水柱。

2. 海洋动力噪声：由于海洋水体的风浪、潮汐等运动引起的噪声，频率范围通常在几十赫兹到几千赫兹之间。

3. 海洋生物噪声：由于海洋中生物活动产生的声音引起的噪声，如鱼类的鳞片摩擦、鲸鱼的歌声等。

频率范围较低，通常在几十赫兹到几千赫兹之间。

4. 人为噪声：由于船只、渔船、潜水器等人为活动引起的噪声，频率范围较宽，通常在几十赫兹到几千赫兹之间。

5. 水声仪器本身的噪声：由于水声仪器及其传感器本身的电子噪声引起的噪声，可以通过合理的设计和隔离来降低。

以上是水声测量中的五种典型噪声，根据噪声的特点和频率范围的不同，科研人员在测量过程中会采取相应的去噪处理措施，以减小噪声对测量结果的干扰。

水声换能器测量规程全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水声换能器是一种用于测量水下声音并将其转换为电信号的设备，常用于海洋科学研究、水声通信、海洋资源勘探等领域。

水声换能器的测量精度直接影响到数据的准确性和可靠性，在进行水声换能器的测量过程中需要严格遵守一定的规程，以确保测量结果的准确性。

本文将介绍一份关于水声换能器测量规程的具体内容，希望能够帮助读者了解水声换能器测量的主要步骤和注意事项。

一、测量前的准备1. 确定测量的目的和测量范围，明确需要测量的参数和技术要求。

2. 准备好水声换能器以及相关的测量设备和配件，确保设备能够正常工作。

3. 对测量地点进行认真的现场勘测，了解水声环境、水声传播特性等相关信息。

4. 对测量人员进行培训，确保他们熟悉水声换能器的使用方法和操作规程。

二、测量过程的实施2. 将水声换能器置于需要测量的位置，调节传感器的方向和角度，确保能够准确接收水下声音信号。

3. 开始进行测量，记录下测量开始时间和测量参数等相关信息。

4. 在测量过程中要及时调整水声换能器的位置和参数，确保测量数据的准确性。

5. 测量结束后，停止测量并记录下测量结束时间，保存测量数据并进行分析。

三、测量结果的处理和分析1. 对测量数据进行处理和分析，计算出所需的参数和结果。

2. 对测量结果进行比对和验证，确保结果与实际情况一致。

3. 将测量结果进行归档和备份，以备日后查看和参考。

四、注意事项和安全措施1. 在进行测量时要注意保护水声换能器和相关设备，避免碰撞和损坏。

2. 在测量地点要注意安全，避免发生意外和事故。

3. 在测量过程中要保持仪器的稳定性，避免数据误差。

4. 在遇到问题和困难时要及时与专业人员沟通，寻求帮助和解决方案。

水声换能器测量规程是保证测量准确性和可靠性的重要措施，只有严格遵守规程，才能够得到准确的测量结果。

希望本文能够对读者在进行水声换能器测量时有所帮助，提高测量工作的效率和质量。

【2007字】第二篇示例：水声换能器是一种将水中的声波信号转换为电信号的装置，广泛应用于海洋科学研究、海洋勘测、水声通信等领域。

第三章 海洋的声学特性本章从声学角度讨论海洋、海洋的不均匀性和多变性，弄清声信号传播的环境，有助于海中目标探测、声信号识别、通讯和环境监测等问题的解决。

3.1 海水中的声速声速：海洋中重要的声学参数，也是海洋中声传播的最基本物理参数。

海洋中声波为弹性纵波，声速为：s c ρβ1=式中，密度ρ和绝热压缩系数s β都是温度T 、盐度S 和静压力P 的函数，因此，声速也是T 、S 、P 的函数。

1、声速经验公式海洋中的声速c （m/s ）随温度T （℃）、盐度S （‰）、压力P （kg/cm 2）的增加而增加。

经验公式是许多海上测量实验的总结得到的，常用的经验公式为：较为准确的经验公式：STP P S T c c c c c ∆∆∆∆++++=22.1449式中，4734221007.510822.2104585.56233.4T T T T c T ---⨯-⨯+⨯-=∆()()2235108.735391.1-⨯--=-S S c S ∆4123925110503.310451.3100279.11060518.1P P P P c P ----⨯-⨯+⨯+⨯=∆()[][][]TP T T P T T T P PTP P T S c STP 31021012382546214310745.110286.910391.210644.6103302.110796.21009.21096.11061.210197.135----------⨯-⨯+⨯-+⨯-⨯+⨯-+⨯-⨯-⨯+⨯--=∆上式适用范围：-3℃<T<30℃、33‰<S<37‰、()2525/109801/10013.1m N P m N ⨯<<⨯个大气压。

35‰；经常用深度替代静压力，每下降10m 水深近似增加1个大气压的压力。

声速c 的数值变化虽然微小，但它对长距离传播声线的分布、射程、传播时间等量的影响很大，因此需要有准确的声速数值。

水声计量测试技术水声计量测试技术1. 引言水声计量测试是一种常用的技术，用于测量水声传播和声波参数。

它在海洋学、海洋地质学、水声通信等领域具有广泛的应用。

本文将深入探讨水声计量测试技术的原理、方法和应用，并分享对这一技术的观点和理解。

2. 水声计量测试技术的原理水声计量测试技术基于声波在水中传播的特性，通过测量水中的声波信号来推断水质、水温、水深等参数。

其原理可以简单概括为声波的发射、传播和接收三个步骤。

2.1 声波的发射水声计量测试通常使用声源（例如声纳）发射特定频率或宽频带的声波信号。

声源的选择取决于测试需求，常见的包括压电式声纳和鱼雷型声纳。

这些声源能够将电能转化为声能，并向水中传播。

2.2 声波的传播一旦声波信号被发射到水中，它们会沿着特定路径传播。

声波在水中传播的速度取决于水的温度、盐度和压力等因素。

根据声纳原理，测试者可以根据声波的传播时间和距离计算出水的声速，进而推断温度和盐度等参数。

2.3 声波的接收接收声波信号的装置通常与声源相对应，可以是水中的接收器、浮标式接收器或固定式接收器。

这些装置能够将声波信号转化为电能，并进一步处理和测量声波参数。

3. 水声计量测试技术的方法水声计量测试技术可以通过不同的方法来实现。

以下介绍两种常用的方法。

3.1 移动测量方法移动测量方法是指使用移动平台上的设备，在水中进行点对点的测量。

这种方法适用于需要获取特定位置声波参数的情况，如测量海底地形和水下物体的距离。

测试者可以通过控制设备的位置和时间来获取准确的测量结果。

3.2 固定测量方法固定测量方法是指在水中选取合适的位置，固定设备进行长时间的连续测量。

这种方法适用于长期跟踪水域的声学变化，如监测水下生物活动和水质变化。

测试者可以将多个固定位置的测量结果进行比较，以获取更全面的数据。

4. 水声计量测试技术的应用水声计量测试技术在许多领域具有广泛的应用。

4.1 海洋学领域水声计量测试技术在海洋学研究中被广泛应用。

实验三海洋环境噪声的测量及频谱分析本实通过对现有舰船辐射噪声采集数据进行处理，得到某一实验过程海洋环境噪声的分布规律，并将所得结果作图表示。

一、实验目的1、了解以舰船辐射噪声为代表的海洋环境噪声的基本特性。

2、掌握基本的时-频处理方法。

3、以实测数据为例，通过上机操作，达到一定的实际训练。

二、实验仪器计算机三、实验原理1、海洋噪声的来源海洋噪声的来源是多方面的，总的归纳起来有几大类：(1) 动力噪声：由、涌、浪引起低频压力脉动，水中引起的压力起伏，以及海浪拍岸的噪声，雨噪声等。

(2) 冰下噪声：由冰层运动引起的碰撞、摩擦和破裂的噪声，以及不平整的冰层表面与大气、海流相互作用的噪声。

(3) 生物噪声：由海洋动物所引起的各式各样的声音。

(4) 地震噪声:由地震、火山爆发以及海啸产生的噪声。

(5) 工业噪声：由人类的各种活动所引起的噪声。

如船舶航行的噪声，港口作业噪声，海底作业噪声等。

以上这些噪声源各有其自己的频谱特性。

通过频谱分析，不但可以了解声源信息，如根据海洋噪声探测海上风浪的情况，还可以根据海洋噪声场的特性，提高水声器材的抗干扰性能。

因此，有必要进一步了解水下噪声场的谱特性。

2、船舰噪声的谱特性舰船在水中运动时，将辐射噪声，其来源有下列三个方面：(1) 机械噪声：主机、辅机和各种空调设备产生的机械振动，它通过船壳辐射到海中。

(2) 螺旋桨噪声：螺旋桨转动产生水介质空化引起的空化噪声、及它的划水声和涡流声。

(3) 水动力噪声：水流过船壳产生的摩擦声及附件产生共振辐射的声音。

在多数情况下，机械噪声和螺旋桨噪声是主要的。

图5-1是典型的舰船噪声图谱。

在低频段，谱级随频率增高而增大。

在100~1000Hz之间出现一个峰值，主要是由于空化噪声产生的，峰值位置取决于舰船的航速。

在此频段以后，以大约每倍频程6dB的坡度下降。

另外还可以看到，在低频段出现一些线谱，它是机械噪声和螺旋桨“叶片速率”的谱线，早高频端这些谱线被连续谱掩盖，所以从图上看不到。