第六章声波在目标上反射和散射
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《水声学》部分习题答案
《水声学习题集参考答案》水声工程学院水声学课程组编哈尔滨工程大学目录绪论 (1)第1章声学基础 (2)第2章海洋声学特性 (2)第3章海洋中的声传播理论 (3)第4章典型传播条件下的声场 (6)第5章声波在目标上的反射和散射 (10)第6章海洋中的混响 (14)第7章水下噪声 (17)第8章声传播起伏 (20)第9章声纳方程的应用 (20)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1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。
声波在目标上的反射和散射matlab
声波在目标上的反射和散射matlab声波是一种机械波，它的传播需要介质的存在。
当声波遇到目标物体时，会发生反射和散射现象。
本文将从理论和实验两个方面，介绍声波在目标上的反射和散射的特点及其在MATLAB中的模拟。
声波的反射是指声波遇到目标物体后，一部分能量被目标物体反射回来。
反射的特点与目标物体的形状、大小、材质以及声波的频率和入射角度等因素有关。
对于光滑的目标物体，声波的反射角等于入射角；而对于粗糙的目标物体，声波的反射角会发生散射现象，即反射角的分布范围更大。
此外，对于不同频率的声波，其在目标上的反射特性也会不同。
通过在MATLAB中建立相应的模型，可以对不同目标和声波参数下的反射特性进行仿真分析。
声波的散射是指声波遇到目标物体后，被目标物体吸收、传播和散射出去。
与反射相比，散射更加复杂，涉及到目标物体的形状、大小、材质以及声波的频率和入射角度等因素。
散射的特点是声波在目标周围形成一定的辐射场，使得声波在目标附近的传播方向发生改变。
通过在MATLAB中建立适当的散射模型，可以模拟不同目标和声波参数下的散射现象，进而对声波在复杂环境中的传播进行分析。
在MATLAB中，可以利用声波的传播方程和适当的边界条件，建立声波在目标上的反射和散射模型。
通过求解声波传播方程，可以得到声波在目标上的反射和散射的振幅、相位以及能量分布等信息。
同时，还可以利用MATLAB提供的画图函数，将模拟结果以图形的形式展示出来，更直观地观察声波在目标上的反射和散射现象。
除了理论模拟，实验也是研究声波在目标上的反射和散射的重要手段。
通过在实验室中搭建合适的实验装置，可以模拟声波在目标上的反射和散射过程。
实验中可以使用声波发生器产生特定频率和幅度的声波，然后通过适当的探测器或传感器来测量声波在目标上的反射和散射情况。
利用MATLAB进行数据处理和分析，可以得到实验结果的定量描述，并与理论模拟结果进行对比，验证理论模型的准确性和可靠性。
水声学-声波在目标上的反射和散射
。
1 r
2）在远场（距离大于 ），回声强度随距离的衰
减服从球面波规律，r即0
。
1 r2
3）若分别在近场和远场进行测量，然后按照球面
波规律归算到距目标声中心1m处，则结果必然
是远距离测量值大于近距离测量值。
提示：为了要得到稳定的测量结果，测量应在
远场进行，即测量距离
。
r L2 λ
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度
随方位的变化
潜艇目标强度与方位角关系曲线呈“蝴蝶形”图形。
潜艇目标 强度随方 位的变化
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度
随方位的变化 1）在艇的舷侧正横方向上，目标强度值最大，达
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目标强度
目标强度概念
水下目标 1）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷 2）民用目标：鱼群 3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底
等 研究声纳目标回波特性的意义 A）主动声纳目标检测和识别的依据 B）对声纳设备的设计和应用有重要意义
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
鱼雷和水雷目标强度
正横方位上圆柱形物体的目标强度：
TS 10 lg aL2
水声学第六章 声波在目标上的反射和散射
21
常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随脉冲宽度的变化 1）随着脉冲长度的增加，对回声有贡献的物体表面 积相应增大； 2）脉冲长度由短逐渐变长时，目标强度值也由小逐 渐变大，直到脉冲长度变为 0 2 L sin θ c 后，目标 强度值就不再随脉冲长度的变化而变化。 提示：TS随脉冲宽度的变化关系决定了TS测量时的 最小脉冲宽度；但在正横方向上目标强度随脉冲 长度变化的现象不明显。因为这时目标在入射波 方向上的长度很小，并且几何镜反射是形成回声 的主要过程；当测量目标上的单个亮点处的目标 强度时，该效应也不显著（脉宽减小效应）。ຫໍສະໝຸດ 222019/1/22
常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随频率的变化 二战期间，人们曾用12、24和60千赫的频率 进行潜艇目标强度的测量，试图确定潜艇目标强 度的频率响应，但测量结果表明：潜艇目标强度 不存在明显的频率效应，如果有的话，也被实测 值的不确定性（离散性）所掩盖。 提示：潜艇目标的结构和几何形状十分复杂，产 生回声的机理是多种多样的。 随深度的变化 深度对目标强度值的影响不是影响了潜艇本 身，而是深度变化引起声传播规律的变化。 提示：深度对潜艇尾流回声有影响。
1）正横方位或头部目标强度值较大——强镜反射
2）尾部和雷体上小的不规则部分目标强度值较小。
2019/1/22
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
鱼雷和水雷目标强度
正横方位上圆柱形物体的目标强度：
aL2 T S 10 lg 2λ
式中，a为圆柱半径，L为圆柱长， λ 是声波波长 举例：若 a 0.2 m ， L 1.5 m ，λ 0.03 m，可得目标 强度值 TS 9 dB 。该值与水雷正横方向上的测量值 基本相符。 提示：鱼雷和水雷的目标强度也随方位、频率、脉 冲宽度和测量距离变化，大体与潜艇的相类似。
常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随脉冲宽度的变化 1）随着脉冲长度的增加，对回声有贡献的物体表面 积相应增大； 2）脉冲长度由短逐渐变长时，目标强度值也由小逐 渐变大，直到脉冲长度变为 0 2 L sin θ c 后，目标 强度值就不再随脉冲长度的变化而变化。 提示：TS随脉冲宽度的变化关系决定了TS测量时的 最小脉冲宽度；但在正横方向上目标强度随脉冲 长度变化的现象不明显。因为这时目标在入射波 方向上的长度很小，并且几何镜反射是形成回声 的主要过程；当测量目标上的单个亮点处的目标 强度时，该效应也不显著（脉宽减小效应）。ຫໍສະໝຸດ 222019/1/22
常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随频率的变化 二战期间，人们曾用12、24和60千赫的频率 进行潜艇目标强度的测量，试图确定潜艇目标强 度的频率响应，但测量结果表明：潜艇目标强度 不存在明显的频率效应，如果有的话，也被实测 值的不确定性（离散性）所掩盖。 提示：潜艇目标的结构和几何形状十分复杂，产 生回声的机理是多种多样的。 随深度的变化 深度对目标强度值的影响不是影响了潜艇本 身，而是深度变化引起声传播规律的变化。 提示：深度对潜艇尾流回声有影响。
1）正横方位或头部目标强度值较大——强镜反射
2）尾部和雷体上小的不规则部分目标强度值较小。
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
鱼雷和水雷目标强度
正横方位上圆柱形物体的目标强度：
aL2 T S 10 lg 2λ
式中，a为圆柱半径，L为圆柱长， λ 是声波波长 举例：若 a 0.2 m ， L 1.5 m ，λ 0.03 m，可得目标 强度值 TS 9 dB 。该值与水雷正横方向上的测量值 基本相符。 提示：鱼雷和水雷的目标强度也随方位、频率、脉 冲宽度和测量距离变化，大体与潜艇的相类似。
第六章 机械噪声分析基础
声压级单位：分贝（dB) 。
Lp 20lg p 94
0---120dB
例1
• • • • • • 当声压为原来声压的 加倍 减半 10倍 1/10 分别求声压级变化？
【2】声强和声强级：
a.声强:
声场中某点处，与质点速度方向垂直的单位面积上在单 位时间内通过的声能量，它是矢量。 稳态声场中，声强是指瞬时声强在一定时间T内的平均值。 I,单位是瓦每平方米 。
波长很长时，散射声波 的功率与波长的四次方 成反比，散射波很弱， 大部分均匀分布在对着 入射的方向。
当频率增加，波长变短 时指向性分布图复杂。 一半集中于入射波前进 方向，另一半均匀的分 布在其他方向
声波的散射与衍射
• 2.声波的衍射：
在声波传播过程中，遇到的障碍物或 孔洞时，如果声波的波长比障碍物尺寸大 得多，声波会绕过障碍物而使传播方向改 变，这种现象称为声波的衍射。
与径向r有关）
r r
(r
r
)
c 2 t 2
对于远场简谐柱面声波而言：
2 p P0 cos( rt kr) kr 特点：振幅随径向距离的增加而减少，与距离的平 方根成反比关系。
C.柱面声波：
b.声线：是由线声源发出的径向线。
声场类型及声线
声波的类型 类型 平面声波 球面声波 柱面声波 波阵面 垂直于传播方 向的平面 以任何值为 半径的球面 同轴圆柱面 声线 相互平行 的直线 由声源发出的 半径线 线声源发出的 半径线 声源类型 平面声源 点声源 线声源
说明：x0处t0时刻的声压经过△t后传播到x0 +△x，
整个声压波形以速度C沿x轴方向传播。 声速c是波相位的传播速度，也是自由空间中声能 量的传播速度，与空气质点的振动速度相等？
声波的散射与衍射现象
声波的散射与衍射现象声波是一种机械波，它是由物体振动产生的，通过压缩和稀疏介质使得声音从一个点传播到另一个点。
在传播过程中，声波会遇到不同物体或障碍物，从而发生散射与衍射现象。
散射和衍射是声波传播特性重要的表现形式，对于理解声波在实际环境中的传播行为具有重要意义。
一、散射现象散射是指当声波遇到介质中的微观不均匀性或障碍物时，改变了声波的传播方向。
这是因为声波遇到不均匀性或障碍物时，会受到反射、折射和绕射等影响。
当声波遇到比较大的障碍物时，会发生反射，即声波从障碍物表面反射回来。
而当声波遇到比较小的不均匀性或障碍物时，会发生折射，即声波经过介质的界面发生弯曲。
此外，声波传播到一定距离后，还会发生绕射，即声波沿着障碍物边缘弯曲传播。
散射现象具有一定的规律性。
根据物体的大小和声波的波长，可以产生不同形状的散射图样。
当物体的尺寸远远大于声波的波长时，散射图样呈现出明显的几何形状；而当物体的尺寸与声波的波长相近时，散射图样则呈现出类似光的多普勒效应的模式。
二、衍射现象衍射是指当声波通过物体边缘或孔径时，会发生弯曲传播和扩展的现象。
声波在通过物体边缘或孔径时，会遇到物体的边界或孔径尺寸的限制，导致声波波前的形状变化，使得声波在绕过物体或通过孔径时发生衍射。
衍射现象会导致声波在传播过程中的能量分散和延迟。
衍射现象的特点是声波无论在多大角度下都能传播到暗区，即使是声波相对于物体边界或孔径较大角度入射也不例外。
这是因为声波在传播过程中会发生弯曲和波前变化，使得声波能够传播到原本无法照射到的区域。
衍射对于声波在实际环境中的传播具有重要影响，因为即使在遇到物体障碍物时，声波仍然能够绕射到声源的周围，保持较广泛的传播。
三、应用与意义声波的散射与衍射现象在实际生活中有着广泛的应用和意义。
例如，在声纳系统中，通过探测声波与物体的散射情况，可以获取物体的形状和距离信息；在声波探测与遥感中，通过分析声波的衍射图样，可以确定目标的位置和表面形貌；在音响系统中，通过调整音箱和扬声器的设计，使得声波在房间内得到合理的散射和衍射，改善音质和声场扩散效果。
声波在目标上的反射和散射
dkadka m0
m m amim2m1P0jmrkrhm1rkrra
根据边界条件，可确定待定系数 ： 对于散射波的远场，利用球汉克尔函数在大宗量条件下近似展开： 散射波声压表达式为：
5.6 刚性球体散射声场
pskP0eikrtrm0im2m1ddmkkjaaddm1kkheaia2m21PmcosDk1am0bmei2m21Pmcos
r12rr2prsr2s1insipsnr2s12in2p2sk2ps0
刚性球体散射声场
取坐标系的原点和刚性球的球心重合，并取x轴与入射平面波的传 播方向一致，设刚性球的半径为a。入射平面波声压为：
为书写方便，将时间因子
省略。
设散射波声压为 ，它满足波动方程：
5.6 刚性球体散射声场
根据勒让德方
在窄脉冲入射下，目标为 许多散射体组成复杂目标， 回声脉冲展宽明显；若回 声主要过程是镜反射，回 声脉冲展宽可以忽略。举 例：潜艇目标，在正横方 向，回波展宽仅为10ms， 在首尾方位，回波展宽为 100ms。
5.5 目标回波
♀ 包络不规则性 回声包络是不规则的，特别当镜反射不起主要作用
时更是如此。 原因：目标上各散射体的散射波互相迭加干涉引起的。
根据贝塞尔方
1 p 1 p 2 s
r r r r rsi n si n kp 0 2
2
程 s
的
解2 有 ：
s
根据辐射条件
12 34
程的解有：
✓
利用分离变量法，有：
考虑入射波对x轴对称性，散射
波也关于x轴对称，则它与变量
无关，则：
5.6 刚性球体散射声场
urra0ipirps
0
ra
❖ 测量回波信号——分析处理——提取目标特征（先 验知识）——目标检测和识别。
m m amim2m1P0jmrkrhm1rkrra
根据边界条件，可确定待定系数 ： 对于散射波的远场，利用球汉克尔函数在大宗量条件下近似展开： 散射波声压表达式为：
5.6 刚性球体散射声场
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刚性球体散射声场
取坐标系的原点和刚性球的球心重合，并取x轴与入射平面波的传 播方向一致，设刚性球的半径为a。入射平面波声压为：
为书写方便，将时间因子
省略。
设散射波声压为 ，它满足波动方程：
5.6 刚性球体散射声场
根据勒让德方
在窄脉冲入射下，目标为 许多散射体组成复杂目标， 回声脉冲展宽明显；若回 声主要过程是镜反射，回 声脉冲展宽可以忽略。举 例：潜艇目标，在正横方 向，回波展宽仅为10ms， 在首尾方位，回波展宽为 100ms。
5.5 目标回波
♀ 包络不规则性 回声包络是不规则的，特别当镜反射不起主要作用
时更是如此。 原因：目标上各散射体的散射波互相迭加干涉引起的。
根据贝塞尔方
1 p 1 p 2 s
r r r r rsi n si n kp 0 2
2
程 s
的
解2 有 ：
s
根据辐射条件
12 34
程的解有：
✓
利用分离变量法，有：
考虑入射波对x轴对称性，散射
波也关于x轴对称，则它与变量
无关，则：
5.6 刚性球体散射声场
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❖ 测量回波信号——分析处理——提取目标特征（先 验知识）——目标检测和识别。
应用物理原理解析声波的反射与折射现象
反射系数
定义：声波在两种不同介质中传播时，反射回来的声能占总声能的比例 计算公式：R = (Z2 - Z1) / (Z2 + Z1)，其中Z1和Z2分别为两种介质的声阻抗 影响因素：声阻抗、声速、密度、温度等 应用：声波探测、声波成像、声波通信等领域
反射声波的特性
反射声波的方向与入射声波 的方向相反
声波的传播速度
声波在空气中的传播速度：340m/s 声波在水中的传播速度：1500m/s 声波在固体中的传播速度：5000m/s 声波在不同介质中的传播速度不同，与介质的密度、弹性和温度有关。
声波的振动方向
声波是一种机械波，其振动方向与传播方向垂直。
声波的振动方向可以是纵向的，也可以是横向的。
声波的反射与折射现 象的物理原理
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录 /目录
01
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04
声波的折射现 象
02
声波的基本特 性
05
声波在介质界 面上的行为
03
声波的反射现 象
06
声波的传播规 律与物理模型
01 添加章节标题
02 声波的基本特性
公式：n=c1/c2， 其中n为折射系数， c1和c2分别为两种 介质中的声速
影响因素：折射系 数与两种介质的声 速、密度、温度等 因素有关
应用：折射系数在 声波探测、声波通 信等领域有广泛应 用
折射声波的特性
声波在传播过 程中遇到不同 介质时，会发
生折射现象
折射声波的方 向与入射声波 的方向不同， 折射角与入射 角之间的关系 遵循斯涅尔定
声波在遇到障碍物时，会发 生反射现象
水声学-声波在目标上的反射和散射(2)ppt课件
应对器法 目的强度的计算 待测目的强度值：TS=B-A 优点：不需求确定传播损失；不需求对声源、应对器和两
个水听器作绝对校正。 实验室丈量 丈量方法：比较法和直接法。 本卷须知 声源与目的之间的间隔和目的与水听器之间的间隔应满足
远场条件-两个远场
一、目的强度的实验丈量
实验室丈量
本卷须知
一、目的强度的实验丈量
直接法 丈量原理图
A
B
A为收发合置换能器〔为讨论方便而假定〕，它是指向性 声源，声轴指向待测目的；
B为被测目的；间隔r应满足远场条件。
一、目的强度的实验丈量
直接法 目的强度的计算 水听器处的回声级：EL=SL-2TL+TS
回声级的定义：
EL10lg Ir I0
三、目的回波
目的回波概述 声波在传播途中遇到妨碍物时产生的散射声波中，前
往声源方向的那部分声波。它是散射波的一部分，是入射 波与目的相互作用产生的，它携带目的的某些特征信息。
大目的：目的前方次级声波——反射波；目的后方的次级 声波——绕射波。
小目的：向空间各方向辐射的次级声波——散射波。 与声波波长相当目的：反射、绕射、散射过程均起作用。
五、本讲作业
丈量柱形目的的TS值时，发现TS值随丈量间隔而变，阐明 这种变化关系及其缘由。
普通，在实验室水池中丈量水下目的的目的强度的方法有 哪些？实验过程中应留意哪些事项？
写出目的回声信号级表达式；目的回声信号是如何产生的， 它有哪些特征，并简述其产生的缘由？
THE END
丈量原理
根据目的强度的定义：
T S 10lg Ir Ii r1
计算入射声强度和回声强度
比较法
丈量原理
利用知目的强度的参考目的，在一样的丈量
个水听器作绝对校正。 实验室丈量 丈量方法：比较法和直接法。 本卷须知 声源与目的之间的间隔和目的与水听器之间的间隔应满足
远场条件-两个远场
一、目的强度的实验丈量
实验室丈量
本卷须知
一、目的强度的实验丈量
直接法 丈量原理图
A
B
A为收发合置换能器〔为讨论方便而假定〕，它是指向性 声源，声轴指向待测目的；
B为被测目的；间隔r应满足远场条件。
一、目的强度的实验丈量
直接法 目的强度的计算 水听器处的回声级：EL=SL-2TL+TS
回声级的定义：
EL10lg Ir I0
三、目的回波
目的回波概述 声波在传播途中遇到妨碍物时产生的散射声波中，前
往声源方向的那部分声波。它是散射波的一部分，是入射 波与目的相互作用产生的，它携带目的的某些特征信息。
大目的：目的前方次级声波——反射波；目的后方的次级 声波——绕射波。
小目的：向空间各方向辐射的次级声波——散射波。 与声波波长相当目的：反射、绕射、散射过程均起作用。
五、本讲作业
丈量柱形目的的TS值时，发现TS值随丈量间隔而变，阐明 这种变化关系及其缘由。
普通，在实验室水池中丈量水下目的的目的强度的方法有 哪些？实验过程中应留意哪些事项？
写出目的回声信号级表达式；目的回声信号是如何产生的， 它有哪些特征，并简述其产生的缘由？
THE END
丈量原理
根据目的强度的定义：
T S 10lg Ir Ii r1
计算入射声强度和回声强度
比较法
丈量原理
利用知目的强度的参考目的，在一样的丈量
主动声纳方程期末总结-水声学讲义
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第六章 声波在目标上的反射和散射
本章主要内容
目标强度参数定义 刚性大球目标强度计算理论推导 常见声纳目标的目标强度值和特性 目标强度测量方法 目标回波组成及其特征 壳体目标的回波信号特征
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作业点评
聚集因子F是如何定义的，它有什么物理意义？ 举出二个F>1的场合。
解：聚集因子 F Ix, z/ I0 ，其中I是非均匀介
质中的声强，I0是按球面波衰减的声强，若 F>1，表示该处衰减小于球面波规律，反之， 则表示该处衰减大于球面波规律。会聚区和焦 散线上F>1。
声信号级
回声信号级 混响掩蔽级 噪声掩蔽级
rR rn
距离r
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作业点评
第四章
声线弯曲满足的基本条件是什么？并定性说明它们 之间的规律。
海水中声速值从海面的1500m/s均匀减小到100m深处 的1450m/s。求（1）速度梯度；（2）使还表面的水平 声线达到100m深处时所需要的水平距离；（3）上述 声线到达100m深处时的角度。
30
第六章 声波在目标上的反射和散射
本章主要内容
刚性球体散射声场计算及其特性 弹性球体散射声场计算 弹性球体散射声场特性 求解散射声场的理论方法
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12
目标强度
刚性大球的目标强度 根据入射声功率等于散射声功率有：
dWi dWr
求得
Ir a2 Ii 4 r2
刚性大球的目标强度：
TS10lgIr 10lga2
Ii r1
4
结论：TS值与声波频率无关，只与球半径有关。 提示：尤立克《水声原理》应用能量守恒进行推导
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目标强度
目标强度概念 定义：目标强度TS定量描述目标声反射本领的大 小，其定义为
TS 10lg Ir Ii r1
式中， I i 为入射声波强度； I r 为离目标声中心1米处的回声强度。
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18艘潜艇正横方 向目标强度直方图
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随方位的变化 潜艇目标强度与方位角关系曲线呈“蝴蝶形”图 形。
潜艇目标 强度随方 位的变化
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随方位的变化 1）在艇的舷侧正横方向上，目标强度值最大，达 25dB，系由艇壳的镜反射引起； 2）在艇首和艇尾方向，目标强度最小，约10～15dB， 系由艇壳和尾流的遮蔽效应引起； 3）在艇首和艇尾20度附近，比相邻区域高出1～3dB， 可能是由潜艇的舱室结构的内反射产生； 4）在其它方向上呈圆形，系由潜艇的复杂结构以及 附属物产生散射的多种叠加。
2
声影区的概念 传播损失（近距离/远距离）
深海负梯度
声线的特点与极限声线 几何作用距离的概念
深海负跃层
概念 对声传播的影响
均匀浅海声场
传播损失与距离的关系（近/中等/远距离） 虚源表示的基本思想
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目标强度
刚性大球的目标强度 大球：ka>>1，k为波数 刚性：声能不会透入球体内部 反射声线：局部平面镜反射定律 理想反射体：声能无损失地被球面所反射
θ i 到 θidθi 范围内的入射声功率：
dW i Iidscθoi s d s2π2a siθn idθi
本章主要内容
壳体目标上的回波信号（了解）
稳态回波信号 短脉冲入射时的回声信号
用赫姆霍茨积分方法求解散射声场（了解）
赫姆霍兹积分解 菲涅尔半波带近似法
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目标强度
目标强度概念 水下目标 1）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷 2）民用目标：鱼群 3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底等 研究声纳目标回波特性的意义 A）主动声纳目标检测和识别的依据 B）对声纳设备的设计和应用有重要意义
第六章声波在目标上反射和散射
第五章知识要点
邻近海面的水下点源声场
声压振幅随距离的变化特征（近场/远场） 传播损失
表面声道
表面声道特征 反转深度、临界声线、跨度的概念 传播损失（近距离/远距离）
深海声道
深海声道特征
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 随测量距离的变化 近距离处潜艇目标强度测量值有可能小于远 距离处的目标强度测量值，其原因是： 1）当使用指向性声纳在近处进行目标强度测量时， 由于指向性的关系，声束不能照射到目标的全部； 2）某些几何形状比较复杂物体的回声随距离的衰减 规律不同于点源声场。 问题：如何解释？
回波信号的形成 回波信号的一般特征
刚性球体的散射声场（了解）
刚性不动球体的声散射 刚性不动微小球粒子对平面波的散射
声波在弹性物体上的散射（了解）
平面声波在弹性球体上的散射 弹性物体散射声场的一般特征
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11Βιβλιοθήκη 目标强度刚性大球的目标强度
>
从 θ i 到 θi dθi 入射的声波被限制 在 θ 1 到 θ 2 的范 围内。
2 1 <
o o
散射声功率：
drW Ir2 π2 s r2 iθ n i2 d θ i
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 问题：潜艇不同方位的目标强度是否一样？
艇 首
正横方向
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常见声纳目标的目标强度的一般特征
潜艇的目标强度 潜艇的目标强度与方位、频率、脉冲宽度、深度 和测量距离等因素有关。 测试艇：柴油动力潜艇 时间：二战前后。 正横方向：12～40dB， 平均值25dB
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目标强度
目标强度概念 目标的声中心：假想的点，可位于目标的内部或 外部，回声由该点发出。 收发分置（bistatic）：回声强度是入射方向和 回声方向的函数。 收发合置（monostatic）：回声强度仅是入射方 向的函数，即为反向反射或反向散射。 提示：多数声纳为收发合置型的，本章主要讨论反 向反射情况下的目标回声问题。 问题：水下目标的目标强度是大于零还是小于零？ 为什么？
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本章主要内容
目标强度的实验测量（重点）
比较法测量目标强度 直接法测量目标强度 应答器法 实验室测量
常见声纳目标的目标强度（了解） 简单几何形状物体的目标强度（了解）
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本章主要内容
目标回波（重点）