水下振动,噪声及相关问题研究
水声学波动问题
水声学波动问题一、水声学介绍水声学是研究水中声波传播和接收的学科，主要涉及声波在水中的传播特性、声源与接收器的特性、噪声控制等方面。
水声学应用广泛，包括海洋勘探、海底通信、船舶和潜艇探测等领域。
二、水中声波传播特性1. 声速声速是指在介质中传播的声波的速度，它受到介质密度、压力和温度等因素的影响。
在海洋中，由于深度不同导致温度和压力变化较大，因此海洋中的声速也会随深度变化而发生变化。
2. 声阻抗声阻抗是指介质对于通过其表面传播的声波所产生的反射和透射效应。
在海洋中，由于海水密度较大，所以其表面反射能力较强。
3. 衍射和散射衍射是指当声波遇到物体时发生弯曲现象；散射是指当声波遇到物体时发生分散现象。
这些现象都会影响到海洋中声波的传播。
三、水声学波动问题1. 海洋中的声波传播海洋中的声波传播受到多种因素的影响，如水深、海底地形、温度和盐度等。
这些因素会导致声速变化和衍射散射现象，从而影响声波的传播路径和强度。
2. 海洋中的噪声问题海洋中存在着各种各样的噪声源，如船舶、潜艇、鲸鱼等。
这些噪声会对海洋生物产生影响，并且也会干扰海洋勘探和通信等应用。
3. 水下通信问题水下通信是指在水下进行信息交流。
由于水中的电磁波传输距离较短，因此常常采用声波来进行通信。
但是由于水中的衰减和散射等问题，使得水下通信面临很大的挑战。
四、应对措施1. 声速测量与预测为了更好地预测海洋中声波传播路径和强度，需要对海洋中各种因素进行测量，并建立相应的模型来进行预测。
2. 噪声控制为了减少海洋中的噪声干扰，需要采取一系列措施，如减少船舶和潜艇的噪声、调整通信频率等。
3. 水下通信技术研究为了克服水下通信面临的问题，需要研究新型的水下通信技术，如水声纳技术、多路径传输技术等。
五、结论水声学波动问题是一个复杂而又重要的问题，在海洋勘探、海底通信和军事领域等方面都有着广泛的应用。
我们需要认真研究和解决这些问题，以更好地利用海洋资源和保护海洋环境。
振动噪声源主要传递路径方法研究
４ ． ２ 管 网综合
根 据 给水 工程 、排 水工 程 、中水 工程 、 电力工程 、通信 工程 等专 业设 计 ，分析 解决 各种工 程管 线平 面 、竖 向布置 时管 线之 间以 及 与 道路 、轻轨 （ 预 留） 、构 筑物 存在 的矛
盾 ，做 出综 合设 计 。 ４ ． ２ ． １管 线的 平面 布 置
图 ５多输入 ／输 出模型 下面针 对 ５ ０ Ｈｚ 和 １ ０ ０ Ｈｚ 特征 信 息， 利 用建 立的噪 声源 主 要传递 路径 识 别信 息处 理 方法识 别其 主要 传递 路径 。
１ 理论 分析
１ ． １振 动传 递路 径 的物 理模 型 依 据 振 动 至 声 的 传递 过 程 ， 可 将 机 械 设 备一 传 递路 径一 水声 场 的传 递路 线描 述 为 图１ 所 示 的物 理模 型 。按 照这 种传 递模 式 ， 对 各个 传递 环 节的 振动 信 息进 行信 息相 似 性 分析 或 频谱 能 量的 变化 ，查找 信息 相似 性 程 度 高或振 动 能量 衰 减小 的 环节 ，这 些环 节 即 为设 备振 动 至 声辐 射的 主要 传 递路 径 。
ｌ ，：
， Ｘ ＋ Ｎ
对 输 入 作 变 换 ，使得 变 换 后 的 输 入 相 互独 立 ，而 且变 换特 点是 对每 个输 入逐 步 扣 去 与其 相关 的前 面输 入 的剩 余作 为变换 后 的 输入 。
２仿 真研 究
２ ． １ 独 立 条件 下 的噪 声源 传递 路径 仿 真 研究 仿 真 条件 ：假 设 源信 号分 别 为 ５ ０ Ｈｚ 和 １ ０ ０ Ｈ ｚ正 弦 信 号 ，其 中 ５ ０ Ｈｚ 信 号 存 在 三 条 传 递 路 径 ，分 别 为 ｈ ， （ ｔ ） 、ｈ ： （ ｔ ） 和ｈ （ ｔ ） ，
主动隔振与水下声辐射控制的实验研究
对 于流 体 域 ， 设 流 体是 无 粘 、 旋 的 ， 假 无 而且 质 点
作微 幅振 动 ， 其运 动规 律 由波 动方 程描述 ：
干扰 的非 常有 效 的方 法 ， 信 号处 理 和控 制 领 域 广 泛 在
应 用 。常 用 的 自适 应 算 法 是 Ｆｌ ｒｄＸ Ｌ ｉｅｅ ． ＭＳ算 ｔ
振
动
与
冲
击
第 ２ 第 ８期 ９卷
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡ ＯＮ ＴＩ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
主 动 隔 振 与 水 下 声 辐 射 控 制 的 实 验 研 究
张志谊 ，李 增 ，黄修长 ，华宏 星
２ ０４ ） ０２ ０
（ 上海 交通 大学 机 械 系 统 与振 动 围家 重 点 实 验 室 ， 海 上
进 展 。 。相 比 而言 ， 。 对结 构 在 重 质 流体 巾 的 声 辐 射
主动控制 的研 究 还 比较 少 ， 这部 分 归 因于 水 下 声 辐 射 控制 的特 殊 性 和 有 限 的应 用 。然 而 ， 着 水 下 随
噪声 对海 洋环 境 影 响 的加 剧 ， 辐 射 控 制 就 显 得 越 来 声 越重 要 。船舶动 力 没备 是 导致 船体 结 构振 动 及 水下 声 辐射 的 重要 冈 素 ， 中 低 频 振 动 声 辐 射 义 较 难 控 制 。 其 动 力设备 主动 隔振是减 小 低频 振动 及 声辐 射 的有 效 途 径， 可改善船 舶 舒 适 性 、 制 结 构 的低 频水 下声 辐 射 ， 抑 相关研 究也 较 多 ” 。水 下 结 构声 辐 射 受 流体 影 响 较大， 流体 附加 质 量 和 阻 尼效 应 显 著 地 改 变 了结 构 的
螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究
螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究付建;王永生;丁科;魏应三【摘要】The finite element method (FEM) and boundary element method (BEM) are used to calculate the structure vibration and underwater radiated noise of ship structure caused by the propeller excita-tions. It is analyzed and compared that the influence of vibration and underwater radiated noise are caused by three direction forces (shaft, transverse and vertical). The study shows that the vibration response ap-pears line spectrum at axial passing frequency (APF), blade passing frequency (BPF), 2BPF and ship na-ture frequencies. The underwater radiated noise is the biggest excited by the transverse force, then is the vertical force, last is the shaft force. The biggest radiated noise power of ship hull by three forces is mainly excited by transverse force at BPF, then is excited by shaft force at APF. It mainly berceuses that the BPF of transverse force is approach with ship nature frequency.%利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力（轴向、横向、垂向）分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。
水下声波对海洋生态的影响研究
水下声波对海洋生态的影响研究在广袤无垠的海洋世界中，水下声波是一种普遍存在却常常被我们忽视的现象。
从海洋生物的交流、导航到人类活动产生的各种声波，它们在海洋中传播，对海洋生态系统产生着深远的影响。
水下声波的来源多种多样。
自然因素如地震、海底火山喷发、海浪拍打海岸等都会产生声波。
而在人类活动方面，船舶航行、海洋石油勘探、声纳系统的使用等也是水下声波的重要来源。
对于海洋生物来说，它们在漫长的进化过程中，已经形成了对自然声波的适应机制。
例如，一些鱼类能够利用声波来寻找食物、识别同伴和躲避天敌。
海豚和鲸鱼则通过复杂的声波交流来传递信息，进行群体活动和繁殖。
然而，当人类活动产生的高强度、持续性的水下声波介入时，这种平衡就被打破了。
船舶航行所产生的噪音是常见的人为水下声波。
大型商船的螺旋桨转动以及发动机的轰鸣声，在水下形成了持续不断的噪声背景。
这对于依靠声音进行交流和导航的海洋生物造成了严重的干扰。
比如，一些鲸类在这种噪音环境下，可能会出现交流障碍，导致它们的社交行为异常，甚至影响繁殖成功率。
海洋石油勘探中使用的气枪震源所产生的声波能量巨大。
这种强烈的声波冲击不仅可能会对海洋生物的听觉系统造成直接损伤，还会影响它们的行为模式。
例如，使鱼群分散，改变它们的迁徙路线，破坏其正常的觅食和栖息活动。
声纳系统在军事和科研领域广泛应用，但其产生的声波也可能对海洋生物造成危害。
高强度的声纳波可能会导致海洋哺乳动物出现“声纳创伤”，表现为内部器官出血、听力丧失甚至死亡。
水下声波对海洋生物的影响不仅仅局限于个体层面，还会在整个生态系统层面产生连锁反应。
例如，某些鱼类由于声波干扰而改变了迁徙模式，可能会影响到它们在海洋食物链中的位置，进而对整个食物链的平衡产生冲击。
以浮游生物为食的鱼类数量减少，可能会导致浮游生物过度繁殖，影响海洋生态系统的物质循环和能量流动。
此外，长期暴露在高强度的水下声波环境中，海洋生物的生存压力增大，可能会导致其免疫力下降，更容易受到疾病的侵袭。
水下方盒结构振动与声辐射相关性研究
ｓ ｕ ｄ ｒｄ ａｉｎ ｂ ｏ ｖｎ ｈ ｌ ｏ ｑ ａ ｉｎ．Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｏ ｕ ｉ ｇ ｒ ｓ ｌｓ ｈ ｏｒ ｌｔｏ ｏ ｎ ａ ｉ ｔ ｙ ｓ ｌｉ ｇ ｔｅ Ｈｅ ｍｈ ｈｚ ｅ ｕ ｔｏ ｏ ｒ ｕ ｈ ｔｅ ｃ ｍｐ ｔｎ ｅ ｕ ｔ ，ｔ ｅ ｃ ｒｅａｉｎ
ｔｏ ｓ ｓｒ ｎ ｘ ｅ ｔｎｅ ｒ ｔ ｅ ｅ ｃ ｔ ｇ ｌ ｃ ｔｏ ｉ ｎ ｉ ｔｏ ｇ ｅ ｃ ｐ ａ ｈ ｘ ｉ ｎ ｏ ａ ｉ ｎ． ｉ
Ｋｅ ｏ ｄｓ ｙ ｗ ｒ ：ｂｏ ｔｕ ｔ ｒ ｘ ｓｒ ｃｕ ｅ；ｖｂ ａｉｎ；ｓ ｕ ｄ ｒ ｄ ａｉｎ； ｃ ｒｅ ａｉｎ ｉｒｔ ｏ ｏ ｎ ａ ｉｔ ｏ ｏ ｒ ｌｔｏ
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ａ ｄｅ ｗａ ｅ Ｘ Ｓｔ ｕ ｔ ｒ ｎ Ｕｎ ｒ ｔ ｒ ＢＯ ｒ ｃ ｕ ｅ
１ 引 言
水下声波信号对海洋生物的影响及研究进展
水下声波信号对海洋生物的影响及研究进展摘要：随着现代工业和科技的发展，水下声波成为海洋勘测、军事、通信和能源开发等领域中不可或缺的工具。
然而，水下声波信号的广泛使用也引发了人们对其对海洋生物所产生的影响的关注。
本文将讨论水下声波信号对海洋生物的影响，并对相关研究的进展进行分析。
引言：海洋是一个复杂而神秘的生态系统，其中包含着无数的生物种类和生态功能。
然而，近年来的研究表明，水下声波信号对海洋生物的正常生活和繁衍可能会产生负面影响。
影响机制：水下声波信号对海洋生物的影响主要体现在两个方面：听觉和行为。
听觉影响：许多海洋生物依赖听觉进行导航、通信和捕食等活动。
而声波信号的存在可能干扰它们的正常听觉功能。
一些研究发现，高强度的声波信号可以导致海洋生物的听觉损伤，甚至导致聋哑。
此外，长时间暴露在高强度声波信号中的海洋生物可能出现生理和行为异常，例如逃避行为的改变或不适应。
行为影响：水下声波信号的存在也可能改变海洋生物的行为模式。
例如，许多海洋哺乳动物如鲸鱼和海豚在进行迁徙、捕食和交配活动时依赖声音的传播和接收。
高强度的声波信号可能干扰它们的行为模式，导致迷失方向、减少活动能力、降低觅食成功率等。
此外，一些研究还表明，声波的存在可能对海洋生物的生理功能产生负面影响，如引起应激反应和激素水平的变化。
研究进展：为了更好地了解水下声波信号对海洋生物的影响，科学家们进行了大量的研究。
生物学响应：研究人员通过实验和观察发现，不同种类的海洋生物对声波信号的敏感程度存在差异。
例如，一些鲸类和海豚能够在大范围的频率和声压下听到声音，而其他一些鱼类和无脊椎动物则对声音的敏感性较低。
此外，科学家们还发现，声波信号的强度和持续时间对生物响应的影响很大。
一些实验表明，长时间接触高强度声波信号可能会导致海洋生物的行为和生理异常。
保护措施：为了减少水下声波对海洋生物造成的影响，一些机构和政府采取了一系列保护措施。
其中包括限制声波信号的发射范围和频率、在敏感区域限制声波信号的使用时间以及加强监测和控制措施。
水下声信号处理技术研究及其应用
水下声信号处理技术研究及其应用一、引言水下声信号处理技术是指对水下声信号的采集、处理、传输和应用等过程中所涉及的技术。
随着海洋和水下资源的开发，水下声信号处理技术应用的重要性越来越突出。
二、水下声信号的特点水下声信号是指在水下进行传输的声波信号，由于水的密度和压缩性的特性，水下声信号与空气中的声波信号存在很大的不同。
水下声信号的主要特点有以下几点：1.衰减：在水下传播的声波会随着深度的增加而衰减，同时还会受到水下环境的影响，因此在水下信号传输中需要考虑衰减的程度。
2.延迟：由于水下声波的传播速度较慢，声波需要经历一段时间才能从发射源到达接收器，在信号处理中需要考虑信号的延迟时间。
3.多径效应：水下信号传输中会存在多条传播路径，由于路径的长度和信号的折射方向不同，会导致信号在接收端产生多径效应，使信号产生失真。
4.噪声：水下环境中存在各种噪声源，如海浪、鱼类等，同时由于水下信号传播过程中受到多种干扰，会使得信号受到噪声的干扰。
三、水下声信号处理技术研究1.信号采集技术水下信号采集技术是将声波信号转换为电信号并采集的过程。
其中涉及到声纳传感器的设计、选择及位置的确定、防护装置的设计等方面的问题。
声纳传感器的选择和位置的确定需要考虑许多因素，如传播路径、噪声环境、信号频率等因素，防护装置的设计需要考虑海水的腐蚀、高水压、海水电化学特性等问题。
2.信号处理技术对于采集到的水下声信号，需要进行信号处理，以提高信号的质量，并对信号进行分类和分析。
信号处理的主要内容包括信号去噪、信号增强、信号恢复、信号分析等方面。
信号去噪技术主要有平均消除、中值滤波、小波去噪等方法；信号增强技术有相位旋转、时域增强、频域增强等方法；信号恢复技术有盲信号分离、自适应滤波等方法；信号分析技术有时频分析、小波分析等方法。
3.信号传输技术在水下信号传输过程中，由于水下环境的变化以及水下基础设施的限制，传输信号的质量会受到很大的影响。
水下振动台关键技术的研究
振动环境 模拟 中得 到广泛 的应用 ，是水 下振 动环境模拟 的首选 方案之一 。我 国对水 下振动 台还只是停 留在理论 研究上 ，没有实质 性 的产 品开发 出来 ，国内相关研究所
一
加速度变化 的特点 ，因此使 问题复杂化 。
１２电动振 动台在工作Leabharlann 程 的发热主要有两 个原 因 ， ．
一
是流过驱 动线圈 、励磁 线 圈的电流因导体 电阻损耗而
发 热 ，二是导体 在驱动 线圈交变磁 场中 因涡 流损 耗而发
般依赖进 口水下低频信号发生器完成科研项 目。 不 同于普通 电动 台，水 下振动 台有 多项技术 难点需
热 。它们产生 的热量必 须消散 ，否则会烧坏部 件 。一般 情 况下 ，小型振 动 台采 用 自然冷 却 ，因发热小 ，利用空 气 的热传导来 平衡振动 台 中线 圈的升温 ，而中 、大型振 动 台的发热量 相对大 ，如 仍采用空 气的热传 导已不能满 足冷却 的要求 ，所 以一 般必须采 用强制风冷 或液冷等对 流 式热传递 冷却方式 。强制风冷 是指在 电动振 动台 内部
215502028_水中运行设备共振幅频特性研究
２０２３年５月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５４卷 第５期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０５－０６１０－１１收稿日期：２０２２－０９－０９；网络首发日期：２０２３－０５－１９网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０５１８．１１３５．００１．ｈｔｍｌ基金项目：中国水利水电科学研究院科研专项项目（ＨＭ０１４５Ｂ４３２０１６）作者简介：徐洪泉（１９５５－），教授级高级工程师，主要从事水力机械开发及稳定性研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｈｑ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ水中运行设备共振幅频特性研究徐洪泉，周 叶，廖翠林，曹登峰，邹志超（中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８）摘要：在水力机械等淹没水中设备的运行中，常遇到剧烈振动造成设备损坏等故障，多认为由共振引起。
本文首先对单自由度简谐振动系统自由振动、强迫振动方程的稳态振动解进行无量纲化处理，计算出不同阻尼比条件下的共振频率比、共振幅值比，发现阻尼比、共振频率比、共振幅值比三者之间存在一一对应的单调变化关系，并据此提出了分别测量设备在水中及空气中的自由振动频率，假定空气中自由振动频率为设备固有频率，再依次确定水中阻尼比和共振幅值比的反求式估算方法。
本研究采用敲击法进行了混流式水轮机模型转轮水中及空气中自由振动频率测试，发现其水中自由振动频率比空气中低，其水中一阶自由振动频率与空气中一阶自由振动频率之比约为０．７５８～０．８７２；如假定该值为水中自由振动频率比，可计算出相应的水中阻尼比为０．６５２～０．４９０，共振幅值比约为１．０１～１．１７。
本研究还进行了中间固定两侧悬臂梁在空气及水中的真实共振试验，在两侧悬臂梁计算固有频率附近均发生明显共振，发现水中共振频率比空气中明显降低，用反求法获得的水中共振幅值比小于２，水中共振幅值对空气中初始振动幅值放大倍数也非常小，进一步说明水中共振时对激振幅值的放大作用非常有限。
声音在水中传播特性研究
声音在水中传播特性研究声音是一种机械波，它在空气、固体、液体等介质中传播。
在水中传播具有其独特的特性和规律，对声音的传播特性进行研究有助于深入理解水中声波传播的机理与应用。
本文将对声音在水中的传播特性进行探讨。
首先，声音在水中传播的速度远远大于在空气中的速度。
根据实验数据，水的声速约为每秒1482米，而空气的声速约为每秒343米，因此声音在水中的传播速度要快约4倍。
这是由于水的密度大、刚度高等因素导致的，使得声波在水中传播的效率更高。
这个特性在很多情况下都得到了应用，例如水下声纳通信、水中声波测距等。
其次，声音在水中的衰减会比在空气中更为显著。
由于水分子之间的相互作用力较大，水中的声能更容易转化为热能而减弱。
实验证明，声音在水中的衰减率大约为每米3分贝，而在空气中的衰减率只有每米0.15分贝。
这意味着，在水中传输声音时，需要更多的能量来弥补声音的衰减，因此在水下通信或者声波测距中，要考虑到声音衰减的问题。
除了传播速度和衰减问题，声音在水中还有一个重要的特性就是传播方向的弯曲。
由于水的折射率较大，声波遇到介质边界时会产生折射现象，导致声波的传播方向发生改变。
这使得水中声波的传播路径变得复杂。
实际应用中，可以利用折射现象来实现声纳导航、声纳成像等技术。
此外，水中的噪声环境也对声音传播产生影响。
水中常常存在各种源源不断的噪声，如船只引擎、海浪等。
这些噪声会对声音传输产生干扰和衰减，降低了声音的传播质量。
因此，在水下通信或者声纳技术中，需要采取一系列的信号处理方法来降低噪声的影响，提高声音的可靠性。
最后，声音在水中的传播特性还受到水温、水压、盐度等环境因素的影响。
这些环境因素会影响水的物理性质，从而改变声波的传播速度、衰减率等特性。
因此，在进行水下声波传播研究时，需要考虑这些因素的影响，对实际环境进行准确的模拟和分析。
综上所述，声音在水中传播具有自身独特的特性。
声音在水中的传播速度较快，衰减较显著，传播方向会发生弯曲，受到水中噪声和环境因素的影响。
喷水推进器的噪声特性与控制方法研究
喷水推进器的噪声特性与控制方法研究引言：喷水推进器被广泛应用于许多领域，如船舶、潜艇和水下机器人等。
然而，喷水推进器的运行不可避免地会产生噪声，给水下环境和乘员带来不必要的干扰和危害。
为了解决这个问题，研究人员致力于探索喷水推进器的噪声特性以及开发相应的控制方法。
本文将讨论喷水推进器噪声的特点、对环境和人体的影响，并介绍几种常见的控制噪声的方法。
1. 喷水推进器噪声特性喷水推进器的噪声产生主要与以下几个因素有关：1.1 涡脱落噪声当喷水流体经过喷嘴时，会引起涡脱落现象，产生涡街噪声。
这种噪声的频率通常在200 Hz至20 kHz之间，对于特定频率区间的噪声可能会引起乘员的耳鸣和失聪等听觉问题。
1.2 水下辐射噪声喷水推进器产生的噪声会在水下环境中辐射传播。
这种噪声主要是由水流与水中的悬浮颗粒之间的相互作用引起的，其频率分布范围通常在1 Hz至10 kHz之间。
水下辐射噪声对海洋生物、声纳探测和水下通信等都可能产生负面影响。
2. 喷水推进器噪声对环境和人体的影响喷水推进器的噪声对水下环境和乘员都可能产生不良影响：2.1 环境影响喷水推进器的噪声会对海洋生态系统造成干扰，影响海洋生物的交流、迁徙和捕食行为。
特别是对于鱼类和海洋哺乳动物，噪声可能导致听觉系统受损、生殖行为受阻等。
2.2 人体影响长期暴露在喷水推进器噪声环境下的乘员可能会出现听力损失、听觉障碍和心理健康问题。
此外，过高的噪声水平还可能影响人员的工作效率和水下作业的安全性。
3. 喷水推进器噪声控制方法为了降低喷水推进器的噪声水平，可以采取以下几种控制方法：3.1 声学隔离使用声学材料对噪声源和周围环境进行隔离，减少噪声传播。
对于喷水推进器来说，可以在推进器周围安装吸声材料，如泡沫材料、吸声板等，以阻止噪声的传播。
3.2 结构改进通过对喷水推进器的结构进行优化设计，减少噪声的产生。
例如，通过改变喷嘴的形状和尺寸，优化水流的流动路径，可以减少涡脱落和涡街噪声的产生。
水下声纳信号处理中的识别与消除研究
水下声纳信号处理中的识别与消除研究水下音频信号处理一直是海洋技术领域中极为关键的一部分。
它们经常用于水下航行和海底勘探中。
声纳系统是在水下环境中感知目标的常见工具。
但是，由于水下环境的复杂性，声纳信号的处理变得非常困难。
在水下声纳信号处理中，识别和消除噪声是至关重要的。
水下环境的复杂性水下环境的复杂性主要表现在以下方面：1.噪声：水下噪声可以由多种来源产生。
其中包括自然噪声如海浪，水下生物的活动，以及人为噪声如船只的运动和人类活动。
2.信道扭曲：由于水的吸收和散射效应，水下信号会发生衰减和扭曲。
3. 多径效应：当声波在水中传播时，它会经历多种传播路径，这会使信号发生多次反射和散射。
4.目标物体的碎片化：水下目标物体不是被简单地重合或交替覆盖，因此无法简单地检测到目标。
因此，水下声纳信号处理是具有挑战性的。
仅仅通过声音检测来实现水下目标的检测是远远不够的，应该采用先进的信号处理技术。
信号处理与噪声消除水下声纳数据和其他声学数据一样，需要经过信号处理方法。
信号处理目的是提取关于目标的信息并去除噪声。
在信号处理中，噪声的消除技术是首先需要考虑的。
1. 噪声的分类噪声来源多样，且噪声可以想象成一个复杂的信号结构。
通常将噪声分为以下两类：• 凝固噪声：这种噪声通常由声纳源自身产生，可以通过筛选或其他处理方法来进行消除。
• 表面噪声：这种噪声来自自然环境和人为因素，可以通过多种方法进行消除。
表面噪声通常表现为频谱的持续噪声，可在低频到高频范围内存在。
2.消噪技术消除噪声是信号处理中的重要方法。
常用的噪声消除技术有：• 预测滤波：该方法适用于存在可预测平稳噪声的情况下，能够通过计算滤波器的系数来预测噪声并去除。
• 自适应滤波：此方法依赖于数据自身的统计特性来确定信号和噪声，然后使用滤波器来消除噪声。
• 谱减法：谱减法采用具有适当陷波特征的可调滤波器的方法。
此方法从输入信号提取频谱，并将其减去噪声频谱估计，以得到一种更干净的声音。
水下脉冲噪声源定位原理与方法研究
水下脉冲噪声源定位原理与方法研究1. 引言介绍水下脉冲噪声源定位的意义和应用背景，阐述定位问题的重要性，并概述论文研究的主要内容。
2. 相关技术及方法介绍常用的水下脉冲噪声源定位技术和方法，包括迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法等。
对上述方法的原理、优缺点进行详细分析和比较。
3. 基于FDOA的定位算法介绍一种基于频率差测量的水下脉冲噪声源定位算法，通过测量不同水听器上的脉冲信号到达的频率差异来估计信号源的位置。
该算法不需要测量传播速度，且测量误差较小、定位精度较高。
4. 实验研究设计一组实验验证基于FDOA的定位算法的有效性和准确性。
在实验过程中，通过模拟水下环境，采集脉冲信号，并利用水听器对其进行定位。
同时也使用常规定位方法作为对照组，比较两种方法的性能指标。
5. 结论和展望总结论文研究的成果，分析基于FDOA的水下脉冲噪声源定位算法的优势和局限性，并提出未来研究方向和进一步优化该算法的可能性。
1. 引言水下脉冲噪声源定位技术在海洋勘探、水下搜救、海上交通管理等领域有着广泛的应用。
定位技术的基本问题是确定信号源的位置，因此对水下脉冲噪声源进行定位，是提高水下勘探效率和保障人员安全的重要手段。
定位水下脉冲噪声源的方法主要有三种：迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法、基于FDOA的算法。
这三种方法各有优缺点，本文着重分析基于FDOA的算法。
本文主要目的在探究水下脉冲噪声源定位问题，并提出一种基于频率差测量的定位算法，该算法基于FDOA（Frequency Difference Of Arrival）原理，通过测量不同水听器上的脉冲信号到达的频率差别来计算定位源位置的可能区域，从而实现水下脉冲噪声源的定位。
本文将在以下章节中逐一探讨相关问题。
第二章将介绍目前已有的水下脉冲噪声源定位技术，包括迭代最小二乘法、延迟和和二维位置交叉定位法等，分析其优劣点，并着重介绍基于FDOA的方法。
第三章将详细阐述基于FDOA原理的定位算法，包括其原理、流程和数学模型。
水声通信中的抗干扰技术研究
水声通信中的抗干扰技术研究水声通信是一种在水下传递声波信号的技术，被广泛应用于海洋资源勘探、海洋科学研究、海底通信等领域。
但是，由于水下环境的复杂性，水声通信频繁面临信号弱化、传输延迟、高噪声等问题，这些问题会严重影响水声通信的可靠性和性能。
抗干扰技术是解决这些问题的关键手段之一。
一、水声通信的抗干扰技术在水下环境中，水声通信的信号会受到许多干扰，例如水下噪声、多径效应、自由表面反射等。
针对这些干扰，现阶段已经研究出一系列抗干扰技术，包括信号处理技术、发射接收技术等。
1.信号处理技术信号处理技术是一种基于信号分析的抗干扰技术，主要是处理和优化水声通信信号。
常见的信号处理技术包括自适应均衡、频域均衡、功率谱估计等。
自适应均衡是一种能够识别被干扰的信号，并通过滤波、增益控制等手段来恢复信号的技术。
频域均衡则是利用数字信号处理技术对信号进行频域分析和修正，解决水下信号传输频谱失衡、衰减等问题。
功率谱估计则是基于波形信号的峰谷分布情况，来对信号的特征进行分析和评估，进一步优化信号传输和接收效果。
2.发射接收技术发射接收技术主要是针对信号传输中的特殊环境和噪声问题，采用发射和接收系统的优化来增强水声信号的传输和接收效果。
常见的发射技术包括多普勒频偏校正技术、载波数学平滑技术等。
多普勒频偏校正技术是一种通过预处理和校正信号来恢复频域相位差异的技术。
载波数学平滑技术则是通过数学运算的优化，消减噪声对信号传输的干扰。
接收技术则是利用数字信号处理技术对接收到的信号进行后处理，包括多通道平衡、抗噪音处理、信号解调等，进一步增强信号的可靠性和鲁棒性。
二、抗干扰技术的应用抗干扰技术的应用在水声通信领域中已经得到广泛应用，并成为水声通信技术发展的关键性技术。
其在海洋资源勘探、水下声学通信等领域的应用也成为了大众研究的热点。
例如，在海洋资源勘探中，抗干扰技术可以有效解决噪声干扰和多径效应导致的信号衰减问题，增强勘探设备的探测能力和准确性。
水下爆破振动特征及衰减规律研究
水下爆破振动特征及衰减规律研究邵蔚;王长柏【摘要】针对传统质点峰值振动速度公式因没有考虑水体波动对爆破振动传播的影响导致预测结果精度较差的问题,以某核电站水下爆破实验为背景,分析了水下钻孔爆破时地面质点振动特征和水下爆破地震波的衰减规律.由现场实测爆破振动速度数据分析结果可知,水下爆破产生的地震波具有振幅小,衰减慢等特点,传统的质点峰值振动速度公式不适用于水下爆破振动传播的预测,鉴于此,对其进行修正.修正后的预测公式考虑水深比的影响,将拟合系数从0.45提高到0.92,由此可见,修正的预测公式能够更好地反映水下爆破振动衰减规律.由于爆破振动的频谱特征也是决定其灾害程度的重要因素,因此通过傅里叶变换,对比分析了水下爆破与露天爆破的频谱特征.结果表明,水下爆破具有明显的滤频效应,具有主频小,频带窄,能量小等特点.研究结果可为水下爆破灾害的有效控制提供依据.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2018(024)005【总页数】8页(P15-22)【关键词】水下爆破;质点峰值振动速度;频谱特性;预测公式;衰减规律【作者】邵蔚;王长柏【作者单位】河南省南阳市水利建筑勘测设计院 ,河南南阳 473068;安徽理工大学土木建筑学院 ,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】O625目前，水下爆破技术已广泛运用于围堰拆除、导流疏浚、海岸开挖及大坝修建等工程中。
水下爆破作业在给工程建设带来方便的同时，其产生的冲击波、地震动及爆破涌浪等次生灾害也会对周围环境产生不利影响[1]。
由于水下爆破的复杂性，若对其理论研究并建立起一个精确的数学模型，使水下爆破问题得到完全解析是十分困难的[2]。
相对露天爆破，水下爆破具有明显的单耗系数大，灾害类型多，施工困难等特点[3]。
因此根据现有的工程经验和实验数据，研究水下爆破的危害程度就显得至关重要[4]。
水下钻孔爆破部分能量从孔口洩放至水体，水中冲击波强度因水深条件相差较大[5]。
水下航行器流噪声特性水洞试验研究
水下航行器流噪声特性水洞试验研究黄桥高;潘光【摘要】The flow-noise experiments of underwater vehicle were conducted in the NWPU high speed water-tunnel. The flow-noise sound pressure spectrum characteristics of different underwater vehicle models were tested at different flow velocities and different testing point positions.The experimental results and their analysis show prelim-inarily that:(1) the flow-noise of underwater vehicle models was significantly influenced by fore-body linetype, flow velocities and testing point positions;( 2) the flow-noise sound pressure level was smaller when the front-sec-tion diameter of fore-body was smaller and the length of fore-body was longer, the flow-noise sound pressure level increased with increasing flow velocity.(3) compared with other positions of the front-section,the flow-noise sound pressure level of the stagnation point was smallest.The flow-noise sound pressure spectra of large scale underwater vehicle were estimated with scaling law and better estimation value was obtained.We believe that the research re-sults in this paper are helpful in the acoustic design of underwater vehicle.%在高速水洞中进行了水下航行器流噪声的试验研究，测量了不同头部线型、不同来流速度、不同测试点位置处水下航行器缩比模型的流噪声声压谱特性。
水下推进装置噪声控制技术研究
水下推进装置噪声控制技术研究一、水下推进装置噪声控制技术概述水下推进装置作为潜艇、水下机器人等水下航行器的关键组成部分，其噪声控制技术对于提高水下航行器的隐蔽性和生存能力具有重要意义。
水下推进装置噪声控制技术的研究，旨在通过各种技术手段降低装置在运行过程中产生的噪声，从而减少水下航行器被探测的风险。
1.1 水下推进装置噪声控制技术的重要性水下推进装置在运行过程中，由于机械摩擦、流体动力学效应等因素，会产生噪声。
这些噪声不仅影响航行器的隐蔽性，还可能对水下生态环境造成干扰。
因此，研究和应用噪声控制技术，对于提升水下航行器的性能和保护海洋环境具有双重价值。
1.2 水下推进装置噪声控制技术的应用场景水下推进装置噪声控制技术的应用场景广泛，包括但不限于以下领域：- 事领域：潜艇和其他水下作战平台的隐蔽性需求。
- 民用领域：水下探测与监测设备的环境适应性。
- 科研领域：深海探索和海洋生物研究的低干扰需求。
二、水下推进装置噪声控制技术的研究进展水下推进装置噪声控制技术的研究是一个多学科交叉的领域，涉及流体力学、声学、材料科学等多个学科。
近年来，随着科技的发展，该领域的研究取得了一系列进展。
2.1 噪声源识别与分析技术噪声源的准确识别是噪声控制的前提。
通过声学测量、信号处理等技术，可以对水下推进装置的噪声源进行定位和分析，为后续的噪声控制提供依据。
2.2 噪声控制材料与结构设计采用特殊的材料和结构设计可以有效降低噪声的产生。
例如，使用吸声材料、阻尼材料以及优化叶片形状等，可以在源头上减少噪声的产生。
2.3 流体动力学优化流体动力学的优化是降低水下推进装置噪声的重要途径。
通过优化水流路径、调整叶片角度等措施，可以减少水流对装置的冲击，从而降低噪声。
2.4 智能控制技术智能控制技术的应用，可以实现对水下推进装置运行状态的实时监控和调整，以适应不同的水下环境，减少噪声的产生。
三、水下推进装置噪声控制技术的未来发展随着技术的不断进步，水下推进装置噪声控制技术面临着新的挑战和机遇。
航空母舰水下噪声对海洋生态系统的影响研究
航空母舰水下噪声对海洋生态系统的影响研究近年来，随着军事科技的发展和军备竞赛的加剧，全球范围内的海洋环境面临着严峻的威胁。
其中一个主要问题是航空母舰水下噪声对海洋生态系统的影响。
本文将从多个方面探讨这一问题，包括噪声的来源、对海洋生态系统的危害，以及可行的缓解措施。
一、航空母舰水下噪声的来源航空母舰是现代海战的主要作战平台，船体庞大，动力系统强大，同时搭载着各类战斗机和直升机，其机动性和火力威力可谓是其他军舰所不能比拟。
然而，这些作战平台在输送军事力量的同时，也造成了巨大的水下噪声污染。
首先，航空母舰船体的机械声和涡流噪声是其主要的水下噪声来源。
大量的推进器、泵和飞行甲板的制造钢板会对舰体和海水造成巨大振动，形成低频声波。
其次，各类飞机起飞和降落的噪声也是航空母舰水下噪声的重要组成部分。
舰载机的发动机滑油温度高、飞行器飞行时的耗油以及舰艏叶片挥网筛也产生了高噪声。
除了航空母舰本身的噪声外，其可搭载各类作战武器，如水下声纳、鱼雷和导弹，这些武器也会产生巨大的水下噪声污染。
特别是先进的声纳系统，不仅能够探测到潜艇等敌方目标，而且可以提高对目标的信号识别度和跟踪性，但也会产生强大的水下噪声，对海洋生态环境造成重大破坏。
二、航空母舰水下噪声对海洋生态系统的危害如前所述，航空母舰水下噪声的本质特征就是其低频噪声的强度。
海洋生态系统内的生物种类繁多，包括各种鱼类、哺乳动物、爬行动物和无脊椎动物。
这些生物的生命活动都需要借助水的传导和传输，而低频噪声正是最容易传导的噪声类型之一。
首先，低频噪声会对鱼群的迁徙和性行为带来严重干扰。
许多鱼类使用声音进行通讯和协调活动。
例如，秋刀鱼发射出尖锐的鸣叫声来组织游泳方向，形成大规模的鱼群。
低频噪声会混淆这些信号和方向，导致鱼群失去方向感，甚至分散或被噪声海域中没有食物的鱼群干扰吞食。
这样就会直接影响到鱼类的补充和繁殖，威胁海洋渔业资源的可持续发展。
其次，航空母舰水下噪声的强度过大可以引起一些海洋哺乳动物如鲸、海豹的生理变化，从而威胁着它们的生存。
水下声波与水质变化的关系研究
水下声波与水质变化的关系研究在我们所生活的这个蓝色星球上，水域占据了相当大的比例。
无论是广阔无垠的海洋，还是蜿蜒流淌的江河湖泊，水对于地球上的生命来说都至关重要。
而水质的变化，直接影响着生态平衡、人类的健康以及各种生物的生存。
为了更好地监测和理解水质的变化，科学家们一直在探索各种方法和手段。
其中，水下声波作为一种特殊的物理现象，正逐渐引起人们的关注，并成为研究水质变化的一个新的视角。
水下声波，简单来说，就是声音在水中传播所形成的波动。
与在空气中传播的声波相比，水下声波的传播特性有很大的不同。
水的密度比空气大得多，这使得声波在水中传播时的速度更快、衰减更小，能够传播更远的距离。
那么，水下声波究竟是如何与水质变化产生联系的呢？首先，水质的变化会影响水的物理性质，比如密度、温度、盐度等。
这些物理性质的改变会直接影响声波在水中的传播速度和衰减程度。
例如，当水中的杂质增多，水质变差时，水的密度会发生变化，从而导致声波传播速度的改变。
通过测量声波在不同水质条件下的传播速度，我们就可以间接地了解水质的情况。
此外，水中的溶解物质和悬浮颗粒也会对声波产生散射和吸收作用。
如果水中的污染物浓度增加，悬浮颗粒增多，声波在传播过程中会被更多地散射和吸收，其能量会逐渐减弱。
通过检测声波能量的损失情况，我们可以对水质中的污染物含量有一个初步的判断。
为了更深入地研究水下声波与水质变化的关系，科学家们设计了一系列的实验。
在实验室中，他们可以精确控制水质的各种参数，如酸碱度、溶解氧含量、重金属浓度等，并同时测量水下声波的相关特性。
通过对大量实验数据的分析和对比，找出声波特性与水质参数之间的定量关系。
在实际的水环境监测中，利用水下声波进行水质监测具有许多优势。
与传统的化学分析方法相比，水下声波监测具有实时性和连续性的特点。
它可以在不破坏水体的情况下，实时获取水质变化的信息，为及时采取应对措施提供了可能。
而且，水下声波监测设备相对较为简单，易于安装和维护，可以在较恶劣的水环境中长时间工作。
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水声工程学院
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➢海洋上有涌浪起伏的海面，下有凸凹不平的 海底；海水中各点处的声速，受该点处温度、 盐度、和压力的影响而不同：
➢ 温度每增加1℃，声速增加4.2m/s. ➢ 盐度每增加1‰, 声速增加1.3m/s. ➢ 压力每增加1atm.声速增加0.17m/s.
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声波的传播方式图
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➢声纳是一种可用来进行水下 探测、导航、定位的设备， 它利用声波作为信息载体， 实现对水下目标信息的主动 或被动感知；
➢既服务于不同的海洋活动， 也同时受制于复杂的海洋环 境条件。
➢利用声的传播规律，也可以通过反演，获
得介质及海底海面环境条件。
➢；
测深仪、 测冰仪、 旁侧声纳
海洋层析 术、大洋 测温计划
海底堪探、 海底底质 参数测量
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大洋测温布置图
★
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简正波群速度随频率变化图
c 前三阶简正波群速度 u(i) 与相速度 (i)与频率的关系
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深海声传播衰减规律图
声道中不同深度接收时声强与距离的关系
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➢因而声在传播时将在界面上反射，并在海水 内部发生折射。
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声在倾斜海底传播图
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声在深海传播图
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声在倾斜海底环境斜向传播时传播方向的偏转
声线水平方向折射情况
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水声信道特性 声在浅海传播时的低频截止现象 当海深小于声波的半波长时，声继续向前传播
时，其幅度将随向前距离，迅速依指数率衰 减。 声在深海传播时的会聚现象 由于深海声道效应，声传播过程中，将出现周 期性会聚现象。
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主讲人：杨士莪 院士
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任何能量在介质中传播时,都将受到介质的影响，例 如由于介质的不均匀,或边界的存在,而改变其传播的 途径。海市蜃楼现象，就是由于光线在不均匀大气 中折射所产生。声波传播同样也受到介质和周边环 境的影响，古人云：“顺风而呼闻者彰”，北京天 坛回音壁更是一种典型的声传播效应。
射，将产生传播过程中的多途现象。 频散效应： 不同频率的声波，在海中传播的群速度也不同，
因而将造成脉冲信号传播变形。
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水声传播中的多途现象图
Sound Speed Profile
VLA
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脉冲波形传播畸变图
指数脉冲在两层介质情况下传播时的接收波形
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水声信道特性 声传播方向偏转 当声波沿倾斜海底斜向传播时，其传播方向将
发生偏转。 声传播起伏 声在随机起伏海水介质中传播，及随机界面上
反射，将引起声波幅度及相位的随机起伏。
➢海水中还存在湍流、内波、涡漩、锋面、 微观不均匀体等。
➢随声波频率的增加,逐步增大对声波的吸收 衰减。
➢因而从信息传递的角度来说，水声信道常 被视作为时变、空变滤波器。
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水声信道特性 多途效应： 由于声波在海中的折射，和在上下界面处的反
大洋测温布置图
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★ 声源
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大洋测温布置图
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