2016-2017水声学原理a试卷答案

可编辑修改精选全文完整版考试科目《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12345678910总得分阅卷人得分试题说明：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，c s，a1，a2和α求x。

C sCa1a2zx 0αx6.（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θ向海底发射声波，频率为f0，收得海底回声信号的频率为f r，求该船的航行速度v。

Vθf0f r水面海底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。

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：(2)被动声纳：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。

华北理工大学20 ～20 学年季学期考试试卷开课学院：信息学院课程号：812123 课程名称：水声学年级：级专业：海洋技术试卷类型： A 卷系主任签字：教学院长签字：100分钟1、声呐设备的接收器工作在噪声环境中，既接收，也接收，相应地，输出也有这两本部分组成。

2、声呐参数中，用来描述主动声呐所发射的声信号的强弱；在水声技术中，习惯上将设备刚好能正常工作所需的处理器输入端的信噪比值称为。

3、深海的典型声速结构，由温度垂直分布的“三层结构”所形成，分别为、、。

4、有一声速为1500m/s，水深20m的均匀水层，有一声源，它能够激发40阶正常传播的简正波，则声源的频率为，第40阶简正波的临界频率为，若海底为声速大于层中海水声速的非绝对硬质海底，全反射临界角为π/6，则距声源1000m 处的传播损失是。

5、海面处声速为1500m/s，若声速梯度为-0.5/s，则100m深处声速变为；若声源处掠射角为60度，层中声线轨迹的曲率半径为。

6、海面附近点源的辐射声场中，当接收点位于菲涅尔干涉区内时，声压极大值随距离的次方反比减小，声压极小值随距离的次方反比减小；当接收点位于方和菲区内，随距离的次方反比减小。

7、柱形水雷长2m，半径为0.5m，端部为半球形。

垂直入射时，在给定声波频率分别为100kHz和1000kHz是，目标强度分别为、。

8、水下噪声包括、、。

二、简答题（共30分）1、列举常用组合声呐参数，包括名称、表达式和物理意义（任意列举三个）。

（9分）2、画出以下海水中典型声速垂直分布图：a）深海声道；b）表面声道；c）浅海声道。

（6分）第1页共6页考试方式：（闭卷）3、说明射线声学的适用条件及其局限性，并说明球面波和柱面波传播时声线的传播方向.（6分）4、什么是等效平面波混响级？海洋混响是如何形成的？它的强弱与哪些因素有关？（9分）三、扫雷舰拖曳宽带噪声源，其辐射噪声引爆音响水雷，达到扫雷的目的。

设噪声源谱级为130dB ，被扫水雷上水声接收机工作带宽为50-300Hz ，当噪声信号高出4级海况（50-300Hz 时频带内环境噪声谱级68dB ）时的环境噪声15dB 时，水雷被引爆。

初中物理声学专题知识训练试题含答案一、填空题1．2016年1月6日，我国地震台网探测到朝鲜境内发生了一次强度约为5级的地震，朝鲜证实进行了核试验，核爆炸产生的（超声波/次声波）能绕过障碍物传得很远，这种波的频率比可听声波（高/低），这种波对人体有杀伤力，这说明它具有．2．将塑料绳的一端扎紧，尽可能将其撕成更多的细丝，用干燥的手从上向下捋几下，观察到如图所示的现象，这是因为塑料丝带了电荷（选填“同种”或“异种”），这种使塑料丝带电的方法称为，塑料丝带电的实质是在物体间转移3．，二胡是中国古老的民族乐器之一。

如图所示，拉二胡时，二胡发出的优美声音是由弦产生的，在演奏前要定弦，是为了改变声音的；正在家中学习的小明为了避免受到楼下二胡演奏声的干扰，将门窗关紧，这属于在控制噪声。

4．如图所示三个声音的波形图，音调相同的是，响度相同的是，音色相同的是．5．请从声音特性的角度分析下列现象。

运动场上传出“忽大忽小”的喊声，“忽大忽小”指声音的不同；把鼓面绷紧些，这样做的目的是调节鼓面发声时的；能区分出锣声与鼓声是因为这两种声音的不同；医生用听诊器可以清晰地听到患者心脏跳动的声音，这是因为增大了入耳声音的。

二、单选题6．为了探究声音的响度与振幅的关系，小明设计了如图所示的几个实验．你认为能够完成这个探究目的是（）A．把罩内的空气抽去一些后，闹钟的铃声明显减小B．用力吹一根吸管，并将它不断剪短，声音变高C．用发声的音叉接触水面时，水面水花四溅D．用大小不同的力敲打鼓面，观察纸屑跳动的情况7．下列关于声现象的说法，正确的是（）A．用大小不同的力先后敲击同一音叉，音叉发声的音色会不同B．“闻其声辨其人”是根据声音的音调来判断的C．市区内某些路段“禁鸣喇叭”，这是在传播过程中减弱噪声D．喇叭发音时，放在纸盆上的纸屑在上下跳动，说明物体振动发出声音8．小军朗读课文时声音太小，离他较远的同学听不清楚，老师请他声音再大一点。

这里的“声音大一点”指的是声音的（）A．音调B．响度C．音色D．频率9．小明在家往保温瓶里灌开水过程中，听声音就能判断壶里水位的高低，他是根据什么来判断水是否满的？（）A．随着水位升高，音调逐渐升高B．随着水位升高，音调逐渐降低C．水位升高音调不变，响度越来越大D．水位升高音调不变，响度越来越小10．雨后的山林中，鸟鸣清脆，溪水潺潺，微风轻拂，树枝摇曳……关于此环境中的声现象，下列说法正确的是（）A．鸟鸣声、流水声不是由振动产生的B．人们主要通过音调分辨鸟鸣声和流水声C．鸟鸣声和流水声在空气中传播速度一定不同D．茂密的树林具有吸声、消声的作用11．鉴于疫情防控形势，为保障师生员工生命安全和身体健康，从3月15日开始，临沂市各级各类学校（含幼儿园），除能实行全封闭管理的高三年级之外，全部开始线上教学。

班级：学号：第1页 共2页所有试题答案均需写在答题册上，写在本试卷上无效。

一、简单题（每题5分，共50分）1．何谓声纳参数？任意选择下列声纳参数之一：TS、NL-DI+DT、RL+DT，解释其物理意义。

2．海水中的声速主要受哪些因素影响？实际工程中为什么可以应用温度测量代替声速测量以获得海水中的声速？3．引起声强衰减的原因有哪些？哪些属于几何衰减？哪些属于物理衰减？4．均匀浅海波导中的简正波是如何形成的？有何特征？5．命题：在浅海波导中，声波频率越低，吸收衰减就越小，传播距离就一定越远。

该命题对吗？用所学知识解释之。

6．天气晴好，同一台声纳在早晨的作用距离远还是下午的作用距离远，为什么？7．邻近海面水下点源声场声压振幅随距离的变化关系是什么？并解释之8．实验室测量目标强度的方法有哪些？目标强度测量应满足哪些条件？9．海洋混响可分为哪几类？每类混响强度随时间的衰减规律是什么？10．舰船辐射噪声与舰船自噪声的异同点是什么？二、（10分）设海水中有负声速梯度，且其绝对值为常数g ，声源处的声速为0c 。

试证明该介质中的声线轨迹为一段圆弧，且水平发出的声线穿过的水层厚度为d 时，它在水平方向前进的距离r 近似为()2102g d c 。

三、（10分）简述比较法测量目标强度的原理，并推导出待测目标的目标强度TS 值的表达式。

四、（10分）声速分布如下左图所示，声源位于1z 处，以1α出射的声线在深度0z 处发生反转。

已知s c 、a 、0z 、1z 和2z ，求水平距离x 。

哈尔滨工程大学本科生考试试卷（ 年 第 学期）课程编号： 课程名称：第4页 共 4页标准答案和评分标准一、简答题（每题5分，共50分）1．何谓声纳参数？任意选择下列声纳参数之一：TS、NL-DI+DT、RL+DT，解释其物理意义。

答：将影响声纳设备工作的因素统称为声纳参数（3分）。

TS：目标强度，定量反映目标声反射本领的大小；NL-DI+DT：噪声隐蔽级，在噪声干扰下主动声纳或被动声纳正常工作所需的最低信号级；RL+DT：混响隐蔽级，在混响干扰下主动声纳正常工作所需的最低信号级（2分）。

中国海洋大学命题专用纸（附页1））乙船接收到甲船噪声信号级；（2）乙船接收的干扰噪声级；（3．若‘直接测量法’布置为：在开阔水域，点声源辐射器，无指向性接收器2《水声学原理》课程试题A 答案一、 声波传播时强度衰减原因：声波在传播过程中，波阵面逐渐扩展；海水介质的吸收和海水介质中不均匀性的散射。

物理衰减是指声波的机械能转变成其它形式的能量引起的声波衰减。

几何衰减是指声波传播中波阵面扩张引起声强减少。

海洋中传播损失表达式为：R R n TL α+=lg ，前一项为几何衰减，后一项为物理衰减。

R R TL α+=lg 20 开阔水域适用R R TL α+=lg 10 表面声道和深海声道中适用R R TL α+=lg 15 计及海底吸收时浅海均匀声道适用 R R TL α+=lg 40 偶极子声源远场适用.二、 21x x x +=()H a C H C S 11)(+= ()()1111z a C z C s +=11111cos z a H a H ++=α HHa H z ααc o s c o s 122++= ()2211H tg z H x α-= ()2222H tg H z x α-=()2212H tg z z x α-=三、主动声呐信号级：TS TL SL EL +-=2()dB a TS 142lg 20-==主动声呐等效平面波海底混响级：()2/lg 102R c S TL SL RL s ψτ++-=20s S dB =-2/275A c R m τ=ψ=信混比：()/10lg 14(2010lg(75))12.8s S L EL RL TS S A dB =-=--=----=-四、（1）信号级：SL －TL ，其中SL=10lg(I/I ref )；I=I 1+I 2()ref f I df f S I 14011051⨯==⎰∆，()()ref f I df F F f S I 1420021052⨯==⎰∆()()()dB I I I I I Sl refrefref 150105105lg 10lg 10141421=⨯+⨯==∴（2）干扰级：NL －DI其中：()()dB f NL NL 8.1015002000lg 1070lg 100=-+=+=∆()dB DI 04lg 10==ψπ（3）被动声呐方程：()()DT DI NL TL SL =---，其中：()R TL lg 20=；dB DT 6=。

2006/07学年第 2学期试题名称：水声学原理 A 共3页第 1 页专业年级海洋技术学号姓名授课教师宋志杰分数一、选择题（36%）下面各小题中只有一个表述是正确的。

选择正确答案相应的字母填于空格处。

1.舰艇辐射噪声由三部分组成，其中包括。

（2%）A. 流噪声、自噪声和机械噪声。

B. 流噪声、自噪声和螺旋桨噪声。

C. 流噪声、螺旋桨噪声和机械噪声。

D. 自噪声、机械噪声和螺旋桨噪声。

2. 海洋混响包括。

（2%）A. 体积混响、本地混响和海面混响。

B. 体积混响、海底混响和海面混响。

C. 体积混响、海底混响和异地混响。

D. 海面混响、海底混响和异地混响。

3. 两列同向传播、声强均为20dB且完全相干的一维平面波叠加在一起后，可能的声强最大值和最小值分别为。

（5%）A. 80 dB和40dB。

B. 80 dB和0dB。

C. 23 dB和0dB。

D. 26dB和- dB。

4.如右图所示声速剖面，声源位于声道轴z0=200m上。

海面处C(0)=1520m/s, 海底处C(H)=1540m/s, C(z0) =1500m/s。

一条自声源出发、初始掠角为10º[cos(10º)=0.9848]的声线将。

（4%）A. 在声道轴上方被海面反射、在声道轴上下方被海底反射。

B. 在声道轴上方反转、在声道轴上下方被海底反射。

C. 在声道轴上方被海面反射、在声道轴上下方反转。

D. 在声道轴上方反转、在声道轴上下方反转。

5.平面波入射到两均匀介质分界面上，如右图所示。

设满足在第2介质中产生非均匀平面波的条件，则非均匀平面波。

（4%）授课教师宋志杰命题教师或命题负责人签字院系负责人签字年月日2006/07学年第 2 学期试题名称：水声学原理（A）共 3 页第 2 页A. 沿z 轴反方向传播，沿x 轴正方向振幅衰减。

B. 沿x 轴正方向传播，沿x 轴正方向振幅衰减。

C. 沿x 轴正方向传播，沿z 轴反方向振幅衰减。

班级：学号：第1页 共2页第2页 共2页所有试题答案均需写在答题册上，写在本试卷上无效。

一、简答题（每空1分，共60分）1.组合声纳参数中噪声隐蔽级的表达式为 ；混响隐蔽级的表达式为；它们都表示主动声纳正常工作所需的最低 。

2.主动声纳的背景干扰有 和 。

其中 是平稳的随机过程，是非平稳的随机过程。

对应两种不同干扰背景的主动声纳方程分别为和 。

3.在水声学中，声压级的定义式为 ；声强级的定义式为 ；声压级与声强级相等的条件为 。

4.已知发射换能器的辐射声功率为100W ，则距离声源声中心1m 处无指向性声源的声强为 W /㎡；声源级为 dB 。

5.传播损失的一般表示式为 。

其中几何衰减项为 、物理衰减项为 。

6.影响海水声速的三个主要因素为 、 、 。

海水中声速的典型结构有 、 、 、 。

7.一般情况下，声波的频率越低，海水的吸收衰减 ，传播距离 ；但当声波的频率低于波导的 频率时，简正波水平方向的波数由实数变为 ，波导中的简正波蜕化为 的简正波，传播距离反而 。

8.射线声学的两个基本方程分别为 方程和 方程。

由Snell 折射定律可知，声线总是向 的方向弯曲；当介质的声速为常数时，声线轨迹为 ；当介质的声速梯度为常数时，声线轨迹为 ，圆的半径为 。

9.声波在 声道和 声道中能够远距离传播。

10.邻近海面水下点源声场声压振幅随距离的变化关系表现为：近场菲涅耳干涉区，声压振幅随距离 减小，远场夫琅和费区，声压振幅随距离 减小。

11.水池中测量目标强度，一般可采用比较法或直接测量法，但应注意：第一，声源与目标之间的距离和目标与水听器之间的距离都应满足 条件。

第二，应保证 条件得到满足。

第三，合理选取发射信号 。

12.目标回声信号的形成主要有 、 、 、 。

回声信号的一般特征为 、 、、 。

13.根据混响形成原因的不同，习惯上将海洋混响分为 、 和 ；其中和 又统称为界面混响。

混响的瞬时值服从 分布；振幅服从 分布。

水声学原理试题+答案《水声学原理》课程考试题(A卷)一、填空题(15%)1. 声阻抗率是单位表面(或体积)产生单位质点振速所需要的。

2. 潜艇的目标强度随角度的变化规律呈形状。

3. 用描述高、低频近似，为波数，a为空间尺度，高频近似和低频近似分别kka可以表示为和。

4. 根据辐射噪声产生的来源不同，辐射噪声可分为、和三类。

5. 气泡可称作空气弹簧，是因为其和弹簧一致。

6. 目标强度可能为正的物理原因是。

7. 表面声道中，跨度较大的声线平均水平传播速度较。

8. 复数声反射系数的模表示反射声波与入射声波的之比，幅角表示反射声波与入射声波的之差。

二、简答题(35%)1. 简述复阻抗率的物理意义。

(7%)2. 利用简正波表示，简要解释相干能量和非相干能量。

(7%)3. 利用刚性小球的散射理论，简要解释晴朗天空呈蓝色、早晚天空呈红色的现象。

(7%)4. 利用散射场可以视作二次辐射计算的方法，简要叙述计算海水中气泡散射声场的步骤。

(14%)三、证明题(20%)气泡内的气体是理想气体，气泡振动时声辐射过程是绝热过程，证明:气泡振动的恢复力和弹簧恢复力形式一致。

四、计算题(30%)1. 一单频小球源以10瓦的功率向自由空间辐射频率为1000Hz的简谐球面波，求离开声源中心2米处的声压幅值、质点径向速度(振速)幅值和声强。

(15%)2. 均匀硬底浅海中，海水中声速为1500m/s，海深为100米。

求频率为1.5kHz时第一号简正波的水平波数。

(15%)《水声学原理》课程考试题(A卷参考答案)一、填空1. 声压。

2. 蝴蝶。

3. 。

4. 机械噪声、螺旋桨噪声和流噪声。

5. 恢ka,,1, ka,,1复力形式。

6. 散射截面大。

7. 快。

8. 振幅、相位。

二、简答1. 要点:? 从定义看，声阻抗是复数表示声压与质点振速相位不一致。

这使得介质中的声强(损耗在介质中的声强)小于平面波声强，这部分损耗声强对应着声阻抗的实部。