《水声学》课程教学大纲

《水声学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号：0905105
课程中文名称：水声学
课程英文名称：Underwater acoustics
课程性质：专业主干课
考核方式：考试
开课专业：电子信息工程（水声）
开课学期：5
总学时：32 （其中理论32学时，实验0学时，上机0学时，其它0学时）
总学分：2
二、课程目的
通过讲述声纳方程、海洋声传播特性、目标反射和散射、海洋混响和水下噪声等内容，使学生了解水声工程设计的基本方法、声纳设备正确使用以及水声学的最新发展动态，掌握声波在海水中传播时的基本现象和规律以及对声呐设备的影响，具有解决简单的水声工程实际问题的能力。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）
1、掌握主、被动声纳方程，声纳参数物理意义，回声级、噪声级和混响级与距离的关系；了解水声学发展简史和应用。

2、掌握海洋中声速、声速结构、声吸收和扩展规律；了解海底和海面有关基本理论。

3、掌握射线声学的基本方程和应用条件，声强度和聚焦因子等概念；会绘制在不同类型声速分布下的声线轨迹，并能够计算声线传播距离和传播时间。

4、熟悉声波在表面声道、深海声道和浅海声道传播的基本规律；掌握反转深度、跨度、焦散线（面）和会聚区等基本概念；了解声传播的传播损失；运用声传播理论解释简单的声传播现象。

5、掌握目标强度概念和声纳目标强度特点，回声信号的组成和特征；了解目标强度测
量方法，刚性物体和弹性物体的回声信号的特点。

6、掌握散射强度、等效平面波的混响级概念，体积混响理论和界面混响理论；了解混响的统计特性；混响预报和计算。

7、掌握深海环境噪声源、噪声谱、噪声指向性，舰艇辐射噪声和自噪声的源和特征；了解舰艇辐射噪声和自噪声的测量方法；学会计算舰艇辐射噪声级和自噪声级。

8、掌握噪声和混响背景下的信号检测方法及声纳方程的应用。

四、教学内容与学时分配
第一章绪论（4学时）
水声学发展简史及应用；声纳及声纳工作方式；声呐参数及其物理意义（重点）；主动声呐方程和被动声呐方程；声呐方程的应用及其限制。

第二章海洋声学特性（2学时）
海水中的声速；海水中的声吸收；海底声学特性及对声传播的影响；海面声学特性及对声传播的影响。

第三章海洋中的声传播理论（5学时）（重点、难点）
波动声学基础，波动方程，定解条件，硬地均匀浅海声场建模；射线声学的基本方程和应用条件；分层介质中的射线声学：声线弯曲、声线轨迹、声强度和聚焦因子。

第四章典型传播条件下的声场（5学时）（重点）
表面声道中的声传播特性；深海声道中的声传播特性；浅海声传播特性。

第五章声波在目标上的反射和散射（4学时）（重点、难点）
目标强度的定义及物理意义；常见声呐目标的目标强度及一般特征；目标强度的实验测量方法；目标回波信号组成及特征；刚性、弹性球体散射特性；亥姆霍茨积分方法求解散射声场。

第六章海洋中的混响（4学时）（重点、难点）
海洋混响基本概念及其特性；体积混响及其特性；海面混响及其特性；海底混响及其特性；混响统计特性和混响预报。

第七章水下噪声（4学时）
噪声基本概念（重点）；海洋环境噪声；舰船、潜艇、鱼雷的辐射噪声；舰船、潜艇和
鱼雷的自噪声；舰船噪声控制简介。

第八章噪声和混响背景下信号的检测（4学时）
检测阈的定义、能量检测器；阈值概念、检测概率和虚警概率；接收机工作特性曲线；检测指数、检测置信级；信号完全已知和未知情况下的信号检测；不同情况和不同处理器下的检测阈。

被动系统窄带检测；被动系统宽带检测；主动系统检测；声纳方程应用：主被动探潜、扫雷和探雷。

五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）
教师采取课堂讲授与多媒体教学相结合教学模式，学生采取课堂讨论（习题课）与网络在线学习相结合学习模式。

六、上机实验内容
无
七、先修课程
微积分A、数理方程、振动与声基础、随机信号分析等课程。

八、教材及主要参考资料
教材：刘伯胜、孟家煜，水声学原理[M]，哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1997.
主要参考资料：
[1] R. J. 尤立克著，洪申译，水声原理[M]，哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，
1989.
[2] 汪德昭、尚尔昌，水声学[M]，北京：科学出版社，1979.
[3]何祚镛.声学理论[M],国防工业出版社，1981.
[4]噪声中的信号检测[M], 电子工业出版社,2006.
九、课程考试方式
闭卷考试。

撰写人签字：院（系）教学院长（主任）签字：。