水下复杂声源辐射声功率的混响法测量技术研究
混响室法测量声功率实验指导书
混响室法测量声功率实验指导书一、实验目的掌握混响室法测声功率的原理和方法二、实验要求1．正确理解混响场的性质、特点及应用；2．了解Pulse 3560C 声振测量系统的基本结构及使用方法。
三、实验环境1．混响室2．声源（以空载状态的320W 大宇6060T 手电钻为例）3．HS6288B 声级计（2型）4．1／2吋传声器延长电缆5．电容传声器BSW 及 传声器支架4套6．B&K Pulse 声振测量系统3560C7．M6K 通用计算机8．声级校准器BK4231四、测量内容、步骤测量内容：测量手电钻（320W ）空载状态下的声功率。
测量系统如图2所示。
测量原理：把噪声源放在混响室内，测得室内平均声压级后可以求出噪声源的功率级。
在混响室内， Pulse 声振 测试 前端 计算机 图5.1 混响室测量声功率系统连接示意图 混响室 传声器 被测 声源除了非常靠近声源处，离开壁面半波长的其它任何地方的声压级差不多相同。
这时声压和声源总功率的关系为0024c p S W A ρα=(5.1)其声功率级为1.6)lg(10-+=S L L p W α (5.2)式中S α为室内总吸收量；p L 为室内平均声压级。
公式(5.1)没有考虑空气吸收对高频声的影响，如作高频空气吸收修正，则可改写为1.6)4lg(10-++=mV S L L p W α(5.3)α2=m 为空气的声强吸声系数，测量时应该使用无规入射传声器。
传声器的位置离墙角和墙边至少43λ，离墙面至少4λ（λ是最低频率声波的波长）；传声器不要太靠近声源，至少相距1米，平均声压级至少要在一个波长的空间内进行。
测量位置约3～8点，与噪声源频谱有关，如噪声源有离散频率，就需要更多的传声器测点。
混响室的总吸收量是通过测量混响时间来计算的，这时噪声源声功率用下式计算1481lg 10lg10-⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=V S T V L L p W λ(5.4) 式中V 为混响室体积(m 3)；T 为混响时间(s)；λ为相应于测试频带中心频率的声波波长(m)；S 为混响室内表面的总面积(m 2)；p L 为平均声压级。
声学中的水声探测技术及应用研究
声学中的水声探测技术及应用研究引言：水声探测技术是一种利用声波在水中传播的特性来获取信息的技术，广泛应用于海洋石油勘探、水下通信、海洋生态环境研究等领域。
本文将从物理定律到实验准备和过程进行详细解读，并探讨其在应用和其他专业性角度的研究。
一、声学定律的应用：在水声探测技术中，最基本的物理定律包括声速、声强和声级。
声速是指声波在介质中传播的速度，与介质的属性密切相关。
水声探测技术中，研究声速的测量方法对于纠正定位误差和精确探测目标位置至关重要。
声强是指声波的能流密度，通过测量声波的声压来获得。
在水声探测技术中，声强的测量用于判断目标的远近和探测的效果。
声级是一种描述声波强度的单位，通常用在声波信号的测量和分析中。
二、实验准备：在进行水声探测技术的实验之前，需要准备一系列的实验设备。
首先是水声发射器和接收器，它们分别负责产生和接收声波信号。
其次是数据采集系统，用于记录和分析接收到的声波信号。
最后是传感器和探测器，用于测量和记录物理量，如压力、声波的频率和强度等。
同时，还需要进行场地准备，根据实验需求选择合适的水体环境，并保证实验场地的无干扰环境。
三、实验过程：1. 实验目标确定：根据具体的应用需求，确定实验的目标，如水下通信中的数据传输速率测试，海洋石油勘探中的定位和探测目标等。
2. 实验设计和参数设置：根据实验目标，设计合理的实验方案，并设置相应参数，如声频范围、信号频率、声源和接收器的位置等。
3. 发射声波信号：通过水声发射器产生声波信号，并控制信号的强度和频率。
信号的强度和频率与目标物的位置和性质有关。
4. 接收声波信号：使用水声接收器接收声波信号，并将其转化为电信号经过放大等处理，方便后续数据采集和分析。
5. 数据采集和分析：利用数据采集系统收集接收到的声波信号，并利用相应的分析方法，如频谱分析、波形分析等，对数据进行处理和分析。
6. 结果评估和优化：根据实验结果，进行结果评估和优化，进一步改善实验方法和参数设置，以提高水声探测技术的准确性和可靠性。
基于水下声呐的沿河截污干管运行现状探查与分析
1引言沿河截污干管是用平行并靠近河道岸边线的污水管,将排水区域内所有直接向水体排放污水的干管或支管截流,使污水沿该干管汇流到污水处理厂进行处理的一种管道[1-2]。
这种沿河截污干管一般具有管径大、运行水位高、受地形变化影响大、施工困难、造价较高的特点。
由于沿河截污干管所处环境复杂,又受到各种因素的影响,管道状况无法一直保持完好,而传统内窥检测技术普遍难以适用于截污干管运行现状的探查,使得管道内部出现缺陷后不能及时发现并维护,导致缺陷逐渐积累放大,最终引发严重的管道问题[3],因此,适用于沿河截污干管运行现状探查的新兴检测技术的引进(如水下声呐探查技术),并针对沿河截污干管运行现状与缺陷分析的探索十分必要且重要。
2水下声呐探查2.1水下声呐水下声呐通过激发换能器发射固定频率的声波,波束在【作者简介】宋振豪（1994~），男，河南清丰人，工程师，从事排水设施运营管理研究。
基于水下声呐的沿河截污干管运行现状探查与分析Exploration and Analysis of the Operation Status of Sewage InterceptionMain Pipe Along the River Based on Underwater Sonar宋振豪1，陈思宇2，3，潘辉1，张治1（1.深圳市宝安排水有限公司，广东深圳518101；2.南京水利科学研究院，南京210029；3.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明650051）SONG Zhen-hao 1,CHEN Si-yu 2,3,PAN Hui 1,ZHANG Zhi 1(1.Shenzhen Bao ’an Drainage Co.Ltd.,Shenzhen 518101,China;2.Nanjing Hydraulic Researsh Insititute,Nanjing 210029,China;3.Power China Kunming Engineering Co.Ltd.,Kunming 650051,China)【摘要】通过阐述沿河截污干管运行现状探查中存在的问题，以综合探查及分析为工作思路，提出了采用水下无人潜航器作为工作载体，搭载水下声呐设备等，开展沿河截污干管运行现状排查与分析工作，可以在有限的作业时间段内实现管段内部缺陷的精确定位，以及定量统计，弥补了传统技术在高水位沿河截污干管缺陷探查中的不足，同时为截污系统关键问题及整治措施的制定提供了信息支撑及决策依据，具有良好的推广应用价值。
海底混响的空时模型及仿真
散射源可 以分为海底混响 、 面混 响及体积混 响。散射体存 海
１ 引 言 混响仿真是声纳仿真技术 中的一个重要研究 领域” ， 水
声设备在研制过程 中 由于受 到各方 面制 约而不 可能 中的流砂 粒子 、 海洋生物 ， 海 洋本身 的不均匀性 、 的鱼群等 ， 大 它们 引起 的混 响称 为体积 混响 。海面 的不平整性 和波 浪形成 的气 泡层对声 波 的散射 所形成 的混响称为海面混响 ， 海底及其 附近的散射体 形成 的 混响称为海底混响 ， 两种统称 为界 面混 响 Ｊ 后 。 海洋混响 的仿真方法较多 ， 从仿 真精 度上主要分 为简要 仿真和精细仿真 。其 中混 响简要 仿真 只描述混 响衰减 规律
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｆｓ ａ ｌｏ ｖ ｒ ｅ ａｉｎ Ｗ ｔ ｄｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ Ａ ｉ ｌ ｔ ｄ ｌｏ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｂ ｒ ｔ ａ ｓｕ ｉｄ ｉ ｓ ａ ｅ ．Ｗ ｈ ｎ ｓ ｎ ｒｗ ｒ ｓｉ ｎ ｅ ｗ － ｏ ｏ ｒ ｏ ｓ ｈ ｅ ｏ ａ ｏ ｋ ｎ ｕ ｄ ｒ ａ ｔｒｔ ｒｅ ｅ ｅ ｔ ｎ，ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｎ ｖｇ ｔ ｎ ｉ ｅ ｆ ｏ ｆｓ ａｌｗ ｅ ，ｓ ａ ｏ ｒｒ ｖ ｒ ｅ ａｉｎ ａｅ ｏ ｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｇ ｔｄ ｔｃｉ ｏ ｏ ｎ ｃ ｔ ｎ ａ ｉ ａｉ ｎ ｓ ａ ｏ ｒｏ ｈ ｌ ｏ ｏ ｌ ｏ ｓ ａ ｅ ｆ ｏ ｅ ｅ ｂ ｒ ｔ ｒ ｎ ｆｔ ｌ ｏ ｈ
ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｒｖ ｒ ｅ ａｉ ｎ ｓ ｐ ｒｓ ｉｎ ｈ ｅ ｈ ｏ ｅ ｅ ｂ ｒ ｔ ｕ ｐ ｅ ｓ ． ｅ ｒ ｏ ｏ ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： ｅ ｆ ｏ ｅ ｅ ｂ ｒ ｔ ｎ； ｄ ｌ Ｓｍｕａ ｉｎ； ｂｔａｙ ａｒ ｙ ｓ ａ ｅ Ｓ ａｆ ｒｒｖ ｒ ｅ ａｉ Ｍｏ ｅ ； ｉ ｌｔ ｏ ｏ ｏ Ａｒ ｉ ｒ ｒ ｈ ｐ ｒ ａ
舰船水下电磁场国外研究现状
舰船水下电磁场国外研究现状随着现代科学技术的发展，水下电磁场已成为研究的热点之一。
尤其是对于舰船水下电磁场的研究，既对军事防御具有重要的作用，也对海洋环境污染等方面具有重要的意义。
本文将介绍国外关于舰船水下电磁场的研究现状。
在国外，舰船水下电磁场的研究主要集中在以下几个方面：1. 舰船水下电磁场的辐射和散射特性舰船在水中运动时会产生电磁辐射场和散射场，这些场照射到目标物体表面时，会引起电磁波在目标物体内部的传播和反射，从而影响目标的探测和定位。
因此，研究舰船水下电磁场的辐射和散射特性对于提高目标探测和定位的精度具有重要的作用。
2. 舰船所产生的水下噪声舰船在水中运行时，会产生各种噪声，如机械噪声、水流噪声等。
这些噪声会对海洋环境造成影响，甚至会对海洋动物的生态环境造成负面影响。
因此，研究舰船所产生的水下噪声对于保护海洋环境和维护生态平衡具有重要的意义。
3. 舰船电磁兼容性问题舰船上的电磁设备会产生电磁场干扰，可能会对其他设备产生影响，甚至会对舰船自身的正常运行产生影响。
因此，研究舰船电磁兼容性问题对于保证舰船设备的正常运转和防止电磁干扰具有重要的作用。
4. 舰船水下电磁场的控制和减弱舰船在水中运行时产生的电磁辐射场和散射场会对目标物体造成影响，甚至可能会暴露自身位置。
因此，研究如何控制和减弱舰船水下电磁场对于保证军事防御具有重要的作用。
总之，在国外，舰船水下电磁场的研究已成为一个重要的课题。
未来，随着科学技术的不断发展，舰船水下电磁场的研究领域也将不断拓展和深入。
以下是关于舰船水下电磁场的国内外研究数据和分析：1. 舰船水下电磁场的频率和强度根据国内外的研究数据统计，舰船水下电磁场的主要频率为10 Hz到10 kHz，强度为0.1 mT到10 mT。
其中，低频电磁场对于海洋生物的影响较大，高频电磁场对于目标的探测和定位更有利。
2. 舰船水下电磁场的控制和减弱技术国外在舰船水下电磁场的控制和减弱技术上取得了较为显著的进展。
浅海声场相干特性研究
７０
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在公式 中当 Ｚ取值为 ０的时候 ，是公式一次微分 Ｚ方
图中以 ４．５ｋｉ ｎ作为标 准距 离 ，图 中的 曲线 代表 着相
向的值 ，根据一式与三式的对 比可 以得 出，无论声源 的位 对不 同的深度 中，浅海下 声场相 关系数 水平纵 向取值 ，
［Ｊ］．计算机应用 ，２００９，２９（１１）：３０１ ５—３０１７．
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［２］王银玲 ，王晶，范立 南．基于图论 的交互式图像分割算法研 究 ［Ｊ］．仪 器仪表 用户，２０１０，Ｉ ７（１）：７－８． ［３］ Ｓｃｈｅｌ ｌｅｎｂｅｒｇｅｒ Ｔ，Ｖｅｎｔｕｒａ Ｂ，Ｚｅｂｉｓｃｈ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｓｅ１ｅｃｔｅｄ
数 ，即：
●ｌ－ ）一 ｉ‘扣 ＾， 成 Ｄ）
中的声源与浅 海 中的声源对应 的相 关系数 水平纵 向周期 是并 不会 因为 声源位 置发 生改变 的，这与之 前得 出的结
音与声音周围边 界的非均匀声散射 ，散射反 向性的声波会 与声源的接收器声音产生叠加形成混响，散射的声波会释
。） Ｉ嚣∑ （。 （。）Ｈ ’ｆｋｒ），
放 能量引起接收信号声波幅度发生较大波动，频率产生非
０≤ ≤ ，０≤ ０≤
均 匀变化 。声波受浅海影响会 出现多段短声波 多途到达接
在这 个公式 中，Ｈ代表着海深 程度，声源深度用 ｚ来
收器，使得接受声波在相位关系上存在着 随机性变化 ，因 表示 ，其 中的汉克 尔第一类 函数使用 来代 替的，在 远
此 会出现在 同一浅海位置不 同时 间发 出声源 ，接受点 回收 场中汉克尔 函数还有一种近似表达式 ：
信 号会随着时问发生不规则变化 的现象。 接收点接受信号之所以会发生随时间不规律变化很大程度
基于DNV SILENT-S的物探船水下辐射噪声分析
摘要 ：民用船舶 的水下噪声测量研究一直鲜有报道。针对 以螺 旋桨 为主要影 响因素的船舶 ，基于 Ｄ Ｎ Ｖ Ｓ Ｉ Ｌ Ｅ ＮＴ — Ｓ 的相关观点及要求，以多缆物探船 “ 发现 ６ ”为研 究对象 ，主要对物探船螺旋桨 引起 的水 下辐射噪声展开 了分析
Ｎ Ａ Ｖ ＡＬＡ Ｒ Ｃ ＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ ＥＡ Ｎ Ｄ ＯＣ Ｅ Ａ Ｎ Ｅ Ｎ ＧＩ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ 船 舶 与海 洋 工 程 ２ ０ １ ５年 第 ３ ｌ 卷 第 ６期 （ 总第 １ ０ ６期 ）
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． １ ４ ０ ５ ６ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ａ ｏ ｅ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
ｔ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 。 Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｉ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ｉ ｐ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ， ｔ ｈ ｅ
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水下磁异常探测
基于水下磁异常的潜艇探测技术0引言目前以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。
但由于复杂的海洋环境，声纳探测的灵敏度受到一定的限制，同时，声纳探测还有自身的诸如“声影区”的局限，探测海洋中的运动物体（如潜艇）和海洋资源，非声探测技术将发挥重要的作用，其中水下磁场探测技术是一种基于磁异信号的目标探测技术，是近年来随着磁传感器的测量精度不断提高而新兴的一种目标磁探测技术。
虽然电磁波在水中衰减的速率非常的高，但随着减声降噪技术的发展，磁测量定位可以准确地推算出磁体与探头之间的相对位置，获得磁体在不同的位置下准确的磁场信息，磁探测技术被广泛地应用于军事设施上可以定位侵入防护区域的磁性目标（坦克，潜水艇，导弹等）的探测。
因此，开展水下目标磁探测研究，根据水下大型目标磁场的远场分布特征，建立目标磁场分布的探测模型，对水下大型目标进行远程探测，迅速准确地判断出目标物的类型，并进一步对其进行定向与定位，已成为在现代海战中取得决胜的关键性因素。
1水下目标磁异常探测原理磁探测技术是各种非声探测中发展较早、技术较成熟的一种探测方法，与声纳技术相比具有识别能力高、运行时间短、定位精度高及成本低等优点。
海洋磁探测是搜索水下磁性体最有效的手段之一，这些磁性体产生的感应磁场叠加在海洋磁背景场之上，会导致海洋磁背景场明显畸变，会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，通过测试和处理磁异信号，可以得到反映磁性目标的探测信息，其物理基础为：含有铁磁性物质的物体会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，其原理如图1所示。
图 1 磁异常现象示意图可见基于磁异信号的目标磁探测技术与磁异常场和地磁场有关。
对磁性目标的探测信息的提取都是通过对磁异信号的测量，从地磁场（近似均匀场）为背景中提取出来的。
2水下磁异常探测研究现状2.1潜艇磁场模型建立分析目标的磁特性可以使磁异常探测系统准确确定目标，根据磁场来源可将用于水下目标探测的电磁场主要有四种：第一种是水下潜艇一般都是由不同金属构成的，不同金属之间会产生电化学腐蚀电流从而产生的感应电磁场，还有就是为了防止海水腐蚀金属，外加电流阴极保护系统(ICCP)产生的电磁场(CRE和CRM)；第二种是螺旋桨扰动腐蚀相关产生的轴频电磁场；第三种是舰船各种机电设备泄漏到海水中的电流产生的工频电磁场；第四种是水下目标的铁磁性金属结构的剩磁场和感应磁场。
水声探测技术实验指导书三-五
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。
舰船水下瞬态噪声特征分析方法研究
舰船水下瞬态噪声特征分析方法研究舰船水下瞬态噪声是指舰船运动或其他外界因素引起的突然或间歇性的噪声变化。
对于水下舰船噪声的特征分析，可以帮助我们了解舰船运动状态、识别异常声源以及改进水下噪声探测技术。
本文将介绍一种舰船水下瞬态噪声特征分析的研究方法。
首先，我们需要将水下瞬态噪声信号进行采集和处理。
可以使用水下声学传感器对水下瞬态噪声进行实时或离线采集。
采集的噪声信号可以使用数字滤波器进行预处理以去除不感兴趣的频率成分，同时通过调整滤波器的频带宽度来选择关注的频率范围。
接着，我们可以将水下瞬态噪声信号进行时频分析，以研究其时变性质。
时频分析是一种通过在时间和频率上同时分析信号的方法。
常见的时频分析方法包括短时傅里叶变换（STFT）、连续小波变换（CWT）和Wigner-Ville分布（WVD）等。
这些方法可以帮助我们研究噪声信号在不同时间和频率上的变化规律。
在时频分析的基础上，我们可以提取各种统计特征来描述水下瞬态噪声的特点。
常见的统计特征包括均值、方差、峰度和偏度等。
这些统计特征可以帮助我们定量地描述噪声信号的分布形态和分布特点。
此外，我们还可以通过相关分析来研究水下瞬态噪声与其他因素的关系。
例如，可以通过相关分析来研究水下瞬态噪声与舰船运动状态、海水环境因素以及水下活动的关系。
相关分析可以帮助我们发现噪声信号中潜在的因果关系，并进一步理解噪声的产生机制。
最后，我们可以使用机器学习方法对水下瞬态噪声进行分类和识别。
机器学习算法可以通过训练模型来自动学习和提取噪声信号的特征，从而实现对噪声信号的分类和识别。
常见的机器学习算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）和深度学习方法等。
这些算法可以帮助我们自动分析和处理大量的水下噪声数据。
总之，舰船水下瞬态噪声特征分析是一项重要的研究任务。
通过采集、时频分析、统计特征提取、相关分析和机器学习等方法，我们可以全面地了解水下瞬态噪声的特征，并在水下噪声探测、目标识别和环境监测等方面提供有力的支持。
RESON SeaBat 7125多波束测深系统在水下测量中的应用
Science &Technology Vision 科技视界0概述在经济高速发展的今天,水利运输得到了很大的发展,这为水运航道的维护提出了更高更快的要求;实际生产中,会遇到水下沉船、跨江桥梁、水下管道、跨江桥梁等情况,这些都为高精度的水下测量提出了新的课题:必须精确确定水下河床的地形及水下物体的位置和姿态,结合用美国RESON 公司生产的SeaBat7125多波束测深系统,在以上工程实践中的实际应用,通过数据处理,建立三维DTM 模型,均较清晰的反应了水下物体的姿态,为应用者设计和做出判断,提供了准确的依据。
1多波束系统1.1多波束系统简介SeaBat7125多波束测深系统的工作原理是利用水下声纳单元发射和接收脉冲声波,声波被河床或水中物体反射,部分被探头接收,由声波在水中的传播时间与声速的乖积即可计算出水深。
该系统由高分辨率声纳系统、声速探头、水下声纳传感器、全套数据采集软件包PDS2000组成;其中400kHz 声纳传感器每次可同时采集512个水深信号;最大发射开角165°;最大ping 率达50Hz(±1Hz)。
这样,它对水下地形测量是以一种全覆盖的方式进行,它测量的水下地形是一个面。
SeaBat7125多波束测深系统由基本的系统、辅助设备、数据实时采集处理系统PDS200和数据后处理软件包四部分组成。
1.2SeaBat8125多波束测量系统设备组成RESON SeaBat8125超高分辩率聚焦多波束测深系统的组成见图1。
图11.2.1RESON SeaBat 7125多波束探头RESON SeaBat 7125多波束探头是该多波束测深系统的主要设备之一。
探头为双频合一探头(200kHz or 400kHz),频率自由转换,实际工作中,操作员可根据水深、测量精度要求及声纳信号质量情况,选择控制菜单,调节测量范围、发射功率以及自动增益的大小及方式等相关参数,以期达到最佳接收信号的效果。
水下离子体声研究的设计
水下离子体声研究的设计/h1 ----本站首页免费课件免费试题整册教案教育资讯计划总结英语角幼儿教育文书写作海量教案免费论文网站地图设为首页收藏本站语文科数学科英语科政治科物理科化学科地理科历史科生物科高考试题中考试题高考课件中考课件高考教案中考教案教学论文经济论文理工论文管理论文法律论文行政论文艺术论文医学论文文史论文农科论文英语论文课程改革教育法规教育管理家长频道您现在的位置：3edu教育网免费论文理工论文机械制造论文正文3edu教育网,百万资源,完全免费,无需注册,天天更新！水下离子体声研究的设计水下等离子体放电技术在20世纪50年代被前苏联家yutkin等人所关注,目前已在工业、科学、医学、军事等诸多方面得到了广泛应用,如海底地质勘探、污水处理、体外冲击波碎石、管道解堵、水下目标探测、水下防御等。
由于水下等离子体声源优势明显,它的瞬间发射声功率很大,声压级可达260db以上,可通过反射聚焦技术形成具有高指向性的声脉冲压力波,来提高某指定方向上声脉冲的强度。
为了进一步提高定向辐射声能,再将多个水下等离子体声源按一定规律排列,组成声脉冲聚束阵列,在空间上进行叠加,使水下某一指定区域形成强度更高的声脉冲压力波。
利用具有指向性的高强度声束来压制或毁伤水下目标,对于提高我国水下舰艇、潜艇防御具有重要的意义。
本文中分析了水下等离子体声源的基本原理、产生方式及水下等离子体声源的定向聚焦技术,详细研究了系统中各个部件的最优设计原则以及系统的参数配置方案。
1水下等离子体声源简介1.1水下等离子体声源的基本原理水下等离子体声源利用液电效应产生巨大的水下强声冲击波。
水下高压脉冲放电时,加在放电电极之间的高压使水介质被电离汽化,由于放电时间极短(μs量级),放电电流很高(1ka~100ka量级),使得放电通道内温度急剧升高,通道内气体受热体积膨胀。
由于液体的不可压缩性和惯性,在液体介质中形成巨大的冲击压力波,实现了电能到机械能的快速转化,同时伴随强烈的光辐射、声辐射和电磁辐射等,整个过程的瞬态现象非常复杂,其瞬时发射声源级可以达到240db~260db,形成水下等离子体强声脉冲源。
《水声学》课程配套习题参考答案
《水声学》部分习题参考答案绪论1什么是声纳？声纳可以完成哪些任务？2请写出主动声纳方程和被动声纳方程？在声纳方程中各项参数的物理意义是什么？3在组合声纳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声纳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？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=。
8 在被动声纳方程中使用了接收方向行指数DI ，由此讨论被动声纳方程对噪声的适用条件。
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 给定水下声压p 为Pa μ100，那么声强I 是多大，与参考声强r I 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t DI 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。
水下声源辐射声功率测量实验研究
ｓ ｅ ｔ ｍ ｆ ｈ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ． Ｔ ｉ ａ ｏ ｅ ｂ ｘ ｃｌ ａｉ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ ｓ ｕ ｄ ｆ ｌ ｆ ｈ ｅ ｅ ｂ ｒ ｔ ｎ ｐ ｏ ．Ｔ ｅ ｐ ｃｒ ｕ ｏ ｅ ｓ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｓ ｈ ｓ ｗ ｓｄ ｎ ｙ ｅ ａ ｔ ｃ ｌ ａｉ ｈ ｏ ｎ ｅｄ ｏ ｅ ｒ ｖ ｒ ｅａ ｉ ｏ １ ｈ ｔ ｙ ｂ ｎ ｉ ｔ ｏ ｅｆ ｃｓｏ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｏ ｈ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ｉ ｈ ｏ ｌ ｆｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔｅ ｓ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｎ ｈ ｙ ｒ — ｆ ｔ ｆｔ ｏ ｉ ｏ ｆｔ ｅ ｓ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ，ｏ ｉ ａ ｃ ｅ ｗ ｅ ｈ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｈ ｉ ｈ ｔ ｐ ｏ ｅ，ａ ｅ ｌ ｓｏｈ ｒｉｆ ｅ ｃ ｓｏ ｅｍｅ ｓ ｒ ｄ ｒ ｓ ｌ ｆｔ ｅ ｓ ａｉｌ ｖ ｒ ｇ ｄ ｐ ｗ ｒｓ ｅ ｔ ｍ ｒ ｎ ｅ ｔ ａ ｈｎ ｓｗ ｌ ａ ｔｅ ｎ ｕ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｕ ｅ ｅ ｕ ｔ ｏ ｐ ｔ ｌ ａ ｅ ａ ｅ ｏ ｅ ｐ ｃｒ ｗｅｅ ｉ ｖ ｓｉ ・ ｌ ｈ ｓ ｈ ａｙ ｕ ｇ ｔ ｄ ｈ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ｅ ｕ ｎ ｙ ｌ ｔ ｔ ｎ ｆ ｒｍｅ ｓ ｒｎ ｈ ｏ ｅ ａ ｉｔｄ ｂ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ｎ ｅ ．Ｔ ｅ ｒｌ ｔ ｓ ｉ ｅｗ ｅ ｈ ａ ｅｙ￣ ｑ ｅ ｃ ｉ ａｉ ｏ ａ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒｒｄ ａｅ ｙ ｓ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｓｉ ｏ ｍｉ ｏ
一
定空 间分布声源的辐射声功率的测量 ．
关键词 ： 源； 声 辐射声 功率 ； 混响水池 ； 混响时间
中 图分 类 号 ：Ｂ ６ 文 献标 志 码 ： 文 章编 号 ：０ ６７４ （Ｏ Ｏ ０ －９８ ７ Ｔ ５６ Ａ １０ ０３ ２ Ｌ ）７０３ － ０
科技成果——基于ROV的水下结构物声光成像测量系统
科技成果——基于ROV的水下结构物声光成像测量系统技术开发单位
上海遨拓深水装备技术开发有限公司、上海勘测设计研究院有限公司
成果简介
1、基于ROV的高精度、高清晰的声学系统与光学系统相结合的方法，应用于水下结构物的识别和测量。
2、可扩展性（模块结构）、分布式（总线通讯）视觉信息采集与控制系统。
3、一套可以图像处理并对获得的信息进行再次提取和自我甄别的人机交互软件系统。
主要性能指标
1、适用水深：0-500米。
2、声学成像系统：实现球面扫描和单角度扫描控制
3、精细的水下3维图像点云数据，精度可达厘米级
4、光学成像系统：光源可调、多自由度可控的云台。
适用范围
利用ROV遥控潜器搭载多种成像系统对大坝、涵洞、闸门等水下结构进行近距离观察测量。
第八章 水下噪声
第八章 水下噪声噪声定义：是指在特定条件下不需要的声音。
水下噪声：（1）海洋环境噪声和舰船的自噪声它们是声呐系统的主要干扰背景之一，限制装备性能。
（2）目标（舰船、潜艇、鱼雷等）辐射噪声它是被动声呐系统的声源，通过接收该噪声实现目标检测。
水下噪声研究的意义（对抗与反对抗）：（1）建立水下噪声的规律和特性，提高声呐设备的性能。
（2）降噪处理，提高自身隐蔽性。
8.1 噪声的基本概念1、噪声的描述噪声是一个随机过程，描述噪声的统计量有：噪声的概率密度函数：()()11110p 1p p p p p P limt ,p 1∆∆Φ∆+<<=→ 噪声的概率分布函数： ()()⎰+=+<<111p p p 1111dp t ,p t ,p p p p P ∆Φ∆平稳随机过程： ()()τΦΦ+=t ,p t ,p 11一般水中噪声被视为平稳随机过程，若噪声的声压概率密度函数表示为：()()222p e 21p σμπσΦ--=为高斯分布，相应的噪声称为高斯噪声。
其均值和方差：()()()()⎰⎰∞∞-∞∞--=-===dp p p p pdp p p 222ΦμμσΦμ一般，表征噪声统计特性的统计量：概率密度函数、数学期望、方差、相关函数、功率谱。
由随机过程理论可知，噪声自相关函数的傅立叶变换即为功率谱密度函数：()()()()()⎰⎰∞∞---∞→=-⋅=ττωττωτd e R S dt t p t p T 21limR j T T T 若噪声的功率谱是均匀，则称之为白噪声。
噪声声压有效值e p ：等于介质阻抗为单位值时平均声强I 的平方根。
如果假设噪声的平均值为零，介质阻抗为单位值，则它的方差便等于平均声强：⎰∞∞-==dp )p (p I 22Φσ 或时间平均表示：⎰-∞→==2/T 2/T 2T 2dt )t (p T 1limI σ 噪声声压有效值： ⎰-∞→==2/T 2/T 2T e dt )t (p T1I p lim 2、噪声的频谱分析噪声声压是一个随机量，与时间量之间不存在确定关系，因此分析噪声声压幅值的频谱没有意义；而随机过程的功率谱函数是一个确定的统计量，反映了该过程的各频率分量的平均强度。
水下目标探测与识别技术
SAS技术发展过程中遇到的两个主要的技术瓶颈：第一个问题：系统平台的测绘速率问题。由于合成孔径技术的苛刻条件，方位向进行的充分采样与声速较低的传播速度，使得平台的行进速度受到严格约束，测绘速率低下。通过采用方位向的阵列技术，将多个接收器在方位向组成阵列，同时接收目标区域的回波信号，提高了数据采样率，使得测绘速率得到改善。第二个问题：平台的随机运动问题。在数据采集过程中，由于扰动造成的系统平台偏离直线路径，仅靠平台的导航装置只能得到数据的较低精度运动信息，无法成功的进行合成孔径处理。
SAS技术研究：
实际处理时,一般将运动补偿分为粗运动补偿（Coarse MOCOMP）和细运动补偿（Fine MOCOMP）（或称为微导航）两个部分。前者主要是利用导航工具获得的数据信息进行纠正,而后者则是在前者处理的基础上，利用数据自身的自聚焦方法进一步进行补偿纠正，从而最终获得清晰的SAS图像。
1965年，Wiley申请到了首个SAR的技术专利；1969年，Walsh申请了 “Acoustic Mapping Apparatus声学定位装置”专利，首次将合成孔径技术应用于水下侧扫声纳；70年代受阻，几乎处于停滞状态；1978年，Gilmour的专利使用了拖弋阵列平台，突破了单接收器声纳的速度约束；几乎在同时，Cutrona在理论上论证了 SAS的可行性，并强调了方位向接收器阵列的重要性，这些研究给SAS技术的发展带来了新的动力；1983年，Spiess和Anderson申请专利，利用两个独立接收。阵列的相位干涉测量水深度。
本章小结
感谢阅读
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合成阵列
L为合成孔径。对于条带式系统，L的取值有一定的限制。其中，R为到目标点的距离。分辨率与距离和波长成正比，与孔径长度成反比。
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水下复杂声源辐射声功率的混响法测量技术研究水下运动目标的声学特性是水声学的重要研究内容，且水下运动目标大多都结构复杂，包括各种类型的声源，如机械、水动力及螺旋桨声源等。
水下复杂声源的声学特性包括声功率、指向性及频谱特性等。
在海洋环境下，由于不太容易修正海底及海面反射的影响，因此准确测量水下复杂声源的辐射声功率及频谱特性是很困难的，更无法实现噪声源分离。
混响法是建筑声学中常用的测量声源辐射声功率的方法，国际上已建立了相应标准；混响法在水下应用较少，主要是因为一般水池壁面的反射系数低，较难形成理想混响场。
本文主要研究非理想混响场条件下（非消声水池中）水下复杂声源辐射声功率的混响法测量技术，通过理论分析，实验验证等证明在非理想混响场条件下采用混响法也可以较准确地测量水下复杂声源的辐射声功率。
本文首先分析非刚性壁面矩形非消声水池中的声场特性，采用格林函数法推导出指向性声源在非消声水池离声源较远区域（混响控制区）空间平均均方声压与声源辐射声功率的关系，同时对声源的叠加性进行了验证，建立了水下复杂声源的混响法理论公式；针对低频声源测量的边界影响问题，扩展了Waterhouse校正并提出不同边界的统计平均校正，解决了混响场中水下低频声源的测量问题。
其次，研究了空间平均测量技术，研究了是否空间平均、空间平均不同方式及声源是否平均对声源辐射声功率测量结果的影响。
再次，在非消声水池中对水下复杂声源进行实验研究，测量了球型等标准声源的辐射声功率；测量了两相干球（同相位及反相位）与活塞型声源等指向性声源的辐射声功率。
实验研究了不同尺度非消声水池的尺度效应特性。
最后，对水下声源辐射声
功率测量的不确定度进行了分析。
测量及研究结果表明：空间平均范围越大效果越好，若同时对源进行空间平均效果更好；采用混响法测量的标准球型声源的辐射声功率与自由场测量结果之间相差不超过1dB；玻璃水箱（软边界）中声源低频段基于统计平均校正而得到的辐射声功率与自由场测量结果相差不超过1dB；两相干球型声源（同相位及反相位）的辐射声功率测量结果与理论值相差不超过１dB，活塞型声源的辐射声功率测量结果与自由场测量结果基本一致；两个小球同时工作的辐射声功率正好是每个小球单独工作的辐射声功率之和；非消声水池越大，测量的空间平均声压级、信噪比及Schroeder截止频率越低；水下声源辐射声功率测量的A类不确定度不超过1.5dB。
为测量流激水下翼型结构的流噪声，提出了一种混响箱测量方法。
在重力式水洞中搭建了一套实验测量系统，利用混响箱法测量了水下翼型结构模型的辐射声功率。
在此基础上研究了流速对其辐射声功率的影响。
结果表明：在水洞环境下，采用混响箱测量方法可避免水听器受声场畸变影响；当流速小于5m/s时，辐射声功率随流速的6次方增长，符合偶极子的辐射规律；当流速大于5m/s时，辐射声功率随流速的10±1次方规律增长，不再按偶极子的规律辐射。
混响箱壁面对声波的吸收较小，混响箱内的混响声场特性明显优于非消声水池（水泥或磁砖壁面）。
为改进混响场的混响声场特性，建议参照混响箱结构设计水下混响室。