水声实验
水声海上实验方案
水声海上实验方案1.方案目标本方案的目标是利用水声技术在海上进行实验，以获取各种海洋环境参数和信息，为海洋研究、海底资源勘探等提供重要的数据支持和科学依据。
通过这些实验，我们将探索水声在海洋环境中的传播规律，提高海洋观测的精度和实时性，促进海洋科学的发展。
2.实施步骤步骤一：制定实验计划首先，我们需要制定详细的实验计划。
该计划应包括以下内容：1.实验目标：详细描述实验的目标和预期结果，明确实验所要解决的科学问题。
2.实验区域：确定实验区域，根据实验目标选择适合的海域。
3.实验时间：根据实验区域的气候和季节特点，选择适宜的时间段进行实验。
4.实验装备：确定所需的水声设备和测量仪器，并进行相应的采购和准备工作。
5.实验团队：组建一支具备水声和海洋科学专业知识的团队，负责实验的执行和数据收集。
6.安全考虑：确保实验过程中人员和设备的安全，制定相应的安全措施和应急预案。
步骤二：测量海洋环境参数在实验区域内，利用水声设备和测量仪器对海洋环境参数进行测量。
具体步骤如下：1.布设测量网格：根据实验要求，将实验区域划分为若干个小区域，并在每个小区域内布设测量点。
2.部署浮标和探测器：在每个测量点上，部署浮标和水声探测器。
浮标用于固定探测器的位置，水声探测器用于测量水声信号的强度和传播特性。
3.数据采集：启动数据采集设备，记录水声信号的强度、频率、传播时间等参数，并存储为电子数据文件。
4.数据处理：将采集到的数据导入计算机，利用数据处理软件进行分析和处理，提取有用的信息和特征。
步骤三：实验数据分析与解读对采集到的实验数据进行分析和解读，得出相应的结论。
具体步骤如下：1.数据预处理：对采集到的数据进行质量控制和预处理，包括数据清洗、去噪、校正等工作，确保数据的准确性和可靠性。
2.数据分析：利用统计分析和数据挖掘等方法，对数据进行分析，探索水声信号的特征和海洋环境参数的关系。
3.结果展示：根据分析结果，绘制相应的图表和图像，展示实验结果和数据。
科学水能传声实验报告
一、实验目的1. 验证水介质中声音的传播能力。
2. 探究不同条件下水介质对声音传播的影响。
二、实验原理声音是一种机械波，可以在固体、液体和气体中传播。
水作为液体介质，具有一定的传播声音的能力。
实验通过在水介质中传播声音，验证声音在水中的传播现象。
三、实验材料1. 玻璃杯（两个）2. 橡皮筋3. 水盆4. 耳朵5. 秒表（可选）四、实验步骤1. 准备实验器材，将两个玻璃杯分别装满水，并将橡皮筋固定在两个杯子之间。
2. 用手拉紧橡皮筋，确保橡皮筋紧绷。
3. 在一个玻璃杯中轻敲橡皮筋，观察另一个玻璃杯中是否有声音产生。
4. 重复实验，调整两个玻璃杯之间的距离，观察声音传播效果的变化。
5. 将一个玻璃杯中的水倒掉，观察橡皮筋振动产生的声音是否减弱。
6. 在水盆中放置一个玻璃杯，观察敲击橡皮筋产生的声音是否能够传播到水盆的另一侧。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，当敲击橡皮筋时，另一个玻璃杯中能够听到声音，说明声音在水介质中可以传播。
2. 随着两个玻璃杯之间距离的增加，声音传播效果逐渐减弱，说明距离越远，声音传播能力越差。
3. 当一个玻璃杯中的水倒掉后，敲击橡皮筋产生的声音明显减弱，说明水介质对声音传播具有增强作用。
4. 在水盆中放置一个玻璃杯，敲击橡皮筋产生的声音可以传播到水盆的另一侧，说明水介质可以传播声音。
六、实验结论1. 水介质可以传播声音，且具有一定的传播能力。
2. 距离越远，声音传播效果越差。
3. 水介质对声音传播具有增强作用。
七、实验讨论1. 本实验验证了水介质中声音的传播现象，为后续研究水介质对声音传播的影响提供了实验依据。
2. 实验过程中，我们发现水介质对声音传播具有增强作用，可能与水分子之间的相互作用有关。
3. 在实际应用中，如水下通信、水下探测等领域，水介质对声音传播的影响具有重要意义。
八、实验改进1. 在实验过程中，可以尝试使用不同形状、不同大小的玻璃杯，观察声音传播效果的变化。
水中传播声音实验报告
水中传播声音实验报告【实验报告】实验题目：水中传播声音实验实验目的：1. 了解声音在水中传播的原理；2. 掌握测量水中传播声音的方法和过程；3. 分析声音在不同介质中传播的差异。
实验器材：1. 声源；2. 水槽；3. 振动台；4. 软尺；5. 实验记录表格。
实验原理：声音是由振动产生的，通过介质传播，再被听者的耳朵接收。
声音在不同介质中传播的速度是不同的。
在水中传播声音时，声波会引起水分子的振动，水分子的振动会传递给相邻的水分子，使声音传播。
实验步骤：1. 将水槽中装满水，并确保水的深度达到声源的位置；2. 将振动台放入水槽中，并将声源固定在振动台上；3. 调节振动台的频率，产生不同的振动；4. 根据声源产生的振动，观察水中的波动情况；5. 使用软尺测量声源到水面的距离，并记录下来；6. 将实验记录整理，并填写实验记录表格。
实验结果：根据实验记录，我们可以得出以下结果：1. 声源到水面的距离越近，声音传播的速度越慢；2. 声源的频率越高，声音传播的速度越快；3. 声源振动产生的波动在水中可以通过观察水面上的波浪来观察。
实验结论：本次实验通过观察水中声音传播的实验现象，我们得出了以下结论：1. 声音在水中传播的速度比在空气中传播的速度慢；2. 声音的传播速度与介质的性质和声源的特性有关；3. 振动台可以产生声音，并通过水中的波动来观察声音在水中的传播情况。
实验反思：本次实验中我们主要关注声音在水中的传播情况，但在实验过程中我们没有考虑到水的温度对声音传播速度的影响。
下次实验中可以对水的温度进行变化，观察其对声音传播速度的影响。
此外，我们可以尝试在不同介质（如空气、固体）中进行相同实验，比较不同介质传播声音的差异。
总结：通过本次实验，我们了解了声音在水中传播的原理，掌握了测量水中传播声音的方法和过程。
同时，我们在实验中发现声音在不同介质中传播速度的差异，这对我们深入了解声音的物理特性很有帮助。
在以后的学习中，我们可以进一步探究声音在不同介质中的传播规律，拓宽我们的知识面。
水声阵列基础实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
2. 掌握水声阵列的布设方法和数据采集技巧。
3. 学习水声信号的接收、处理和分析方法。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理水声阵列是一种利用水声波进行信息传输和探测的设备。
它由多个水声换能器（接收器和发射器）组成，通过合理布设和信号处理，可以实现对水下目标的探测、定位和通信。
三、实验仪器与设备1. 水声换能器：发射器和接收器。
2. 水声信号处理器：用于信号接收、处理和分析。
3. 实验水池：用于模拟水下环境。
4. 数据采集设备：用于记录实验数据。
四、实验步骤1. 水声阵列布设a. 根据实验需求，确定阵列的形状和尺寸。
b. 将水声换能器按照设计要求布设在水池中。
c. 确保所有换能器之间的距离和角度符合实验要求。
2. 信号发射与接收a. 使用发射器向水池中发射水声信号。
b. 使用接收器接收水声信号。
c. 记录接收到的信号数据。
3. 信号处理与分析a. 对接收到的信号进行滤波、放大等预处理。
b. 使用相关分析方法计算信号之间的时间差和强度差。
c. 根据时间差和强度差计算目标的距离和方位。
4. 实验结果分析a. 分析实验数据，验证水声阵列的探测性能。
b. 对实验结果进行总结和讨论。
五、实验结果与讨论1. 实验结果通过实验，成功布设了水声阵列，并接收到了水声信号。
通过信号处理和分析，得到了目标的距离和方位信息。
2. 讨论a. 实验结果表明，水声阵列可以有效探测水下目标。
b. 实验过程中，信号噪声对探测结果有一定影响。
c. 需要进一步优化水声阵列的布设和信号处理方法，以提高探测精度。
六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了水声阵列的基本原理和实验方法。
2. 学会了水声信号的接收、处理和分析技巧。
3. 提高了实验操作能力和数据分析能力。
七、参考文献[1] 张三，李四. 水声阵列技术[M]. 北京：科学出版社，2018.[2] 王五，赵六. 水声信号处理与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2019.[3] 李七，刘八. 水声探测技术[M]. 北京：电子工业出版社，2020.第2篇一、实验目的1. 理解水声阵列的基本原理和组成。
专门水声实验清单
专门水声实验计划
实验一光纤水听器灵敏度频响测试
水听器灵敏度的定义；水听器灵敏度的基本测试方法；实验目的；实验需要的设备；实验方案；实验过程及结论。
实验二光纤水听器加速度灵敏度测试
水听器加速度灵敏度的定义；水听器加速度灵敏度的测试原理及方法；实验目的；实验仪器及设备；实验方案；实验过程及结论。
实验三光纤声纳系统本底噪声测试
系统本底噪声来源；声纳系统噪声的主要来源；等效噪声压的概念；光纤声纳系统的主要噪声分析；实验目的；实验仪器及设备；实验方案；实验过程及结论。
实验四测试水池换能器收发信号实验
连续及脉冲信号的设计与产生；信号发射；水听器接收信号；接收信号分析。
实验五光纤水听器与标准水听器对比实验
设计线性调频、伪随机噪声宽带脉冲信号；信号的发射；光纤水听器与标准水听器采集信号；信号处理与分析。
实验六测试水池水声通讯实验
水声通讯信号调制解调设计；信号发射与接收；信号处理与分析。
实验七海试数据波束形成完成目标测向
数据读取；数据分析；在MATLAB或VC＋＋环境下编制软件波束形成；得到波束形成瀑布图；得到目标方位角。
1。
相位比较法测量水中的声速实验数据
相位比较法测量水中的声速实验数据一、前言声速是指声波在介质中传播的速度，是声波能在单位时间内在介质中传播的距离。
声速的测量对于研究声波在不同介质中的传播特性、地震勘探、水声通信等领域具有重要意义。
在本文中，我们将介绍一种常用的测量水中声速的方法——相位比较法，以及对应的实验数据及分析。
二、相位比较法测量水中的声速实验原理相位比较法是一种常用的测量声波在介质中传播速度的方法，其原理基于相位差和频率之间的关系。
在水中，声波的传播速度可以通过测量信号的相位差来间接计算得到。
实验中，首先需要准备两个声源，在水中以一定的频率发出声波信号，然后在一定距离的地方设置接收器来接收信号。
通过测量这两个信号的相位差，结合声波的频率，就可以计算出水中声速的数值。
三、相位比较法测量水中的声速实验装置为了进行相位比较法测量水中的声速实验，我们需要准备以下实验装置：1. 声源：用于在水中发出声波信号的装置，通常采用压电陶瓷发射器。
2. 接收器：用于接收水中传播的声波信号，通常采用压电陶瓷传感器。
3. 频率计：用于测量声波信号的频率。
4. 相位差测量装置：用于准确测量两个信号之间的相位差，可以采用示波器等设备。
四、实验步骤及数据收集1. 在实验装置中，分别设置好声源和接收器，并保证其在水中的位置固定。
2. 调节声源和接收器的距离，使其处于一定距离之间。
3. 发出声波信号，并通过频率计测量声波的频率。
4. 通过相位差测量装置测量两个信号之间的相位差。
5. 重复以上步骤多次，记录下不同距离下的声波频率和相位差数据。
五、实验数据分析通过上述实验步骤收集到的声波频率和相位差数据，我们可以进行数据分析，计算出水中声速的数值。
根据相位比较法的原理，声速可以由相位差和频率计算得出，具体计算公式如下：声速 = 频率× 波长/ (2π × 相位差)利用实验收集的数据，结合上述公式，我们可以计算出水中声速的数值，并进行数据处理和分析，得到实验结果。
水声通信实验技术及其应用研究
水声通信实验技术及其应用研究水声通信是一种利用水中的声波传播信息的通信技术。
它是一种浸泡在水中的设备通过声波进行数据传输的技术，广泛应用于水下勘探、海洋观测以及海底资源开发等领域。
本文将对水声通信实验技术及其应用进行研究。
水声通信技术利用声波在水中传播的特性，通过声音的频率、振幅来实现信号的传输。
在水中，声波的传播速度较快，衰减较小，而且水声信道的噪声相对较低，使得水声通信成为了水下通信的重要手段。
为了研究水声通信技术的可行性和性能，人们进行了一系列的实验。
首先，通过设计实验设备，人们可以模拟水下通信环境进行测试。
在实验中，一个发射器将需要传输的信息转换为声波信号并发送到水中。
接收器则接收到信号并转换为可读的信息。
通过调整声波的频率、振幅和编码方式，可以实现不同的传输效果。
实验中还可以测量声波在水中的传播速度和衰减情况，从而更好地理解水声通信技术的特点和限制。
水声通信技术的应用非常广泛。
首先，它在水下勘探中起到了重要作用。
通过水声通信技术，研究人员可以实时传输水下勘探装置收集到的数据，实现对海洋资源的探测和监测。
同时，水声通信技术还可以用于海底资源的开发。
比如，在石油钻探中，水声通信可以实现井下设备和地面指挥中心之间的数据传输，以及井下设备之间的联网。
此外，水声通信技术在海洋观测中也有重要应用。
例如，水声浮标可以通过水声通信技术将海洋中的观测数据传输回地面实验室，供研究人员进行分析和研究。
同时，水声通信技术还可以用于海底地震监测。
通过在海底布设水声传感器网络，可以实时监测海底地震活动，提前预警并防范海啸等自然灾害。
此外，水声通信技术还有一些特殊的应用。
比如，在水下考古中，研究人员可以利用水声通信技术对沉船或古代遗迹进行定位和勘测。
另外，在水下潜艇通信中，水声通信技术也扮演着重要角色。
通过潜艇发出声波信号，可以与海上指挥中心进行无线通信，实现沟通和指挥。
总体而言，水声通信技术是一种在水下进行通信的重要手段。
水声目标强度测量实验室方法
水声目标强度测量实验室方法水声目标强度测量是水声信号处理领域的重要研究内容之一，广泛应用于海洋科学、水声通信以及水下探测等领域。
本文将介绍一种常用的水声目标强度测量实验室方法。
一、实验目的水声目标强度测量实验的主要目的是通过测量水中目标物体反射的声波能量，来确定目标的强度或散射截面。
通过该实验可以了解水中目标物体对声波的响应特性，为后续的水声信号处理和水下探测提供基础数据。
二、实验仪器与设备1. 发射器：用于发射声波信号的装置，通常采用水声发射器。
2. 接收器：用于接收目标物体反射的声波信号的装置，通常采用水声接收器。
3. 信号发生器：用于产生测试信号的设备，可以提供不同频率和幅度的声波信号。
4. 功率计：用于测量声波信号的功率，可以用来计算目标物体的强度或散射截面。
5. 实验水槽：用于容纳水样和目标物体的容器，通常采用透明材料制成，便于观察和调整实验参数。
三、实验步骤1. 设置实验参数：确定实验所需的声波频率、幅度和目标物体的位置。
2. 准备实验样品：在实验水槽中放置目标物体，并调整其位置和朝向，使其能够反射接收到发射器发出的声波。
3. 发射声波信号：通过发射器发出声波信号，信号可以是单频率或多频率的连续波或脉冲波。
4. 接收反射信号：由接收器接收目标物体反射的声波信号。
5. 计算目标物体强度：利用功率计测量声波信号的功率，根据声波的传播距离和角度等参数计算目标物体的强度或散射截面。
四、实验注意事项1. 实验过程中需保持实验水槽的清洁，避免杂质对实验结果的影响。
2. 发射器和接收器的位置、方向和距离应根据实验要求进行调整，以确保接收到目标物体反射的声波信号。
3. 信号发生器的频率和幅度应根据实验需要进行设置，以获取所需的测量结果。
4. 在测量过程中应注意避免干扰源对实验结果的影响，如避免来自其他声源的干扰信号。
5. 实验数据的处理和分析应准确无误，可以采用统计学方法对多次实验结果进行平均处理，以提高测量的准确性。
水能传声的实验报告
一、实验目的1. 验证水能否传播声音；2. 了解声音在水中传播的原理和特点；3. 探究不同条件下声音在水中的传播效果。
二、实验原理声音是一种机械波，需要介质进行传播。
水作为一种液体介质，可以传播声音。
当声源振动时，会使得周围的水分子产生振动，这些振动以波的形式传播，最终传达到听者的耳朵，形成声音。
三、实验器材1. 音叉；2. 鱼缸；3. 水；4. 鱼或小鱼；5. 纸张；6. 尺子；7. 计时器；8. 记录本。
四、实验步骤1. 准备实验器材，将鱼缸装满水，放入鱼或小鱼；2. 将纸张剪成适当大小，用纸张将音叉与鱼缸隔开；3. 用尺子测量纸张与鱼缸的距离，记录下来；4. 用计时器记录敲打音叉的时间，确保每次敲打的时间相同；5. 观察鱼或小鱼对音叉振动产生的反应，记录下来；6. 重复实验多次，确保实验结果的准确性；7. 对实验数据进行整理和分析。
五、实验结果1. 在实验过程中，观察到鱼或小鱼对音叉振动产生的反应，如游动、躲藏等；2. 实验数据表明，在相同条件下，声音在水中传播的距离比在空气中传播的距离远；3. 实验结果与预期相符，验证了水能传播声音的原理。
六、实验分析1. 实验结果表明，水作为一种液体介质，能够传播声音。
这是因为水分子之间存在相互作用力，当声源振动时，能够使周围的水分子产生振动，进而传播声音；2. 实验过程中，鱼或小鱼对音叉振动产生的反应表明，水中的声音能够被生物感知，对生物产生一定的影响；3. 实验结果表明，声音在水中传播的距离比在空气中传播的距离远。
这是因为水的密度和分子间作用力大于空气，使得声音在水中传播的速度更快。
七、实验结论通过本次实验，我们验证了水能传播声音的原理，了解了声音在水中传播的特点。
实验结果表明，水作为一种液体介质，能够有效地传播声音，对生物产生一定的影响。
在日常生活中，我们可以利用这一原理，提高声音的传播效果，为人类的生活带来便利。
八、实验建议1. 在实验过程中，注意控制实验条件，确保实验结果的准确性；2. 可以尝试使用不同频率、不同强度的声源，探究声音在水中传播的特点；3. 可以通过实验，探究声音在固体、液体、气体中的传播速度差异，进一步了解声音传播的原理。
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。
使用物理实验技术研究水下声学的实验方案
使用物理实验技术研究水下声学的实验方案引言水下声学是研究声波在水中传播和相互作用的科学。
在海洋工程、声呐系统、水下通讯等领域中，对水下声学的研究具有重要意义。
本文将讨论使用物理实验技术研究水下声学的实验方案。
通过实验可以了解声波在水中的传播规律以及声波与水下环境的相互作用，为水下声学领域的应用提供参考。
实验一：声速的测量声速是声波在介质中传播的速度，了解声速对于声纳的设计和水下通讯的实施至关重要。
为了测量水中声速，我们可以设计以下实验方案。
实验装置：1.声源：使用高频声源作为声波的发射器。
2.水槽：具有一定深度的水槽，可容纳声波传播的水环境。
3.电池供电与测量仪器：为高频声源提供电源和测量声波的传播时间。
实验步骤：1.在水槽中装满适量的水，并确保水的温度和压力均匀稳定。
2.将高频声源放入水槽中，设定合适的频率和声压级。
3.将测量仪器置于声源附近，准备准确记录声波传播时间。
4.打开声源，发射声波，并同时启动测量仪器以记录声波传播时间。
5.重复多次实验，取平均值得到声波传播时间。
6.结合声波传播距离（水槽深度）和声波传播时间，计算得出水中的声速。
实验二：声束特性的研究声束描述了声波在水中的传播方向和范围，了解声束特性对于声纳和水下定位非常重要。
为了研究声束特性，我们可以设计以下实验方案。
实验装置：1.声源：使用可调谐的声源，可以调整频率和声压级。
2.示波器：用于观察声波导致的水中颗粒振动。
3.声纳接收器：用于接收声波信号并输出到示波器。
实验步骤：1.在水槽中装满适量的水，并确保水的温度和压力均匀稳定。
2.将可调谐的声源放入水槽中，并设定合适的频率和声压级。
3.将示波器连接到声源和声纳接收器上，以观察声波传播时水中颗粒振动的情况。
4.调整声源的频率和声压级，观察示波器上的波形变化。
5.记录示波器上不同频率和声压级下的波形特征和传播距离。
6.分析实验数据，得出声源产生的声束特性。
实验三：水中噪声的测量水下噪声对于声纳系统的性能和水下通讯的质量有着重要影响。
STEM活动教案水里的声音
STEM活动教案水里的声音科目：科学年级：初中目标：1.学生理解音的概念，并了解声音在水中传播的方式。
2.学生能够观察实验现象，提出假设，进行实验，并分析结果。
3.学生能够用科学知识解释水中声音传播的原理。
材料：1.玻璃杯或其他容器2.水3.餐具或小物件（如叉子、勺子等）4.记录实验结果的笔和纸导入：1.观察音的传播：让学生闭上眼睛，观察教师在教室里用手敲击黑板的音效。
然后再闭上眼睛，观察教师在外面用手敲击窗户的音效。
引导学生思考：声音在不同媒质中传播的方式有何不同？2.介绍本课实验：告诉学生本节课将进行一个实验，探究水中声音传播的方式。
引导学生思考：声音在水中传播会和在空气中有何不同？实验过程：1.准备实验材料：每组学生准备一个玻璃杯或其他容器，并倒入一定量的水。
再准备一些小物件，如叉子、勺子等。
2.探究声音在水中的传播：让学生轮流在玻璃杯里敲击不同的物体，观察声音的传播现象，并记录实验结果。
3.分析实验结果：让学生用笔和纸记录实验现象，并结合所学的知识，分析声音在水中传播的原理。
引导学生思考：声音在水中传播时，是如何产生的？为什么在水中声音传播较慢？总结与延伸：1.总结本节课的实验结果，并让学生分享自己的观察和分析。
2.引导学生思考：声音在不同媒质中传播的原理是什么？声音在水中传播的应用有哪些？3.鼓励学生自行设计其他声音传播的实验，扩展他们的科学探究能力。
评估：通过学生的实验记录和分析结果，以及课堂讨论的表现，评估学生对声音在水中传播的理解和应用能力。
《水声专业实验》课程教学大纲
《水声专业实验》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介和教学目标1．课程简介《水声专业实验》属于专业限选课程，授课对象为海洋技术专业本科生。
水声专业实验主要介绍水声专业实验的基本概念、水声实验的内容与环境，以及如何进行水下目标特性实验、环境特性中的声传播实验、噪声测量以及声场计算等基础实验。
水声专业实验是以《水声学》为基础的实验，具有基础理论与实验技术相结合的特点，它是水声工程专业培养声学测量基本技能的基本实验课程，可直接为工程技术服务，解决工程实际问题。
通过本课程的学习，使学生掌握必要的测量知识并了解常用水声测量仪器的使用，同时加深对“水声学”中声纳方程中各个声纳参量的认识，具备对试验数据进行综合处理分析的能力，培养学生的实践动手能力和创新意识，为学生毕业后从事专业相关工作打下良好的基础。
2.教学目标教学目标1：学习必要的测量知识并了解常用水声测量仪器的使用以及实验基础技术；教学目标2：通过水声专业实验课程加深对水声学原理中声呐参量：声源指向性、传播损失、噪声、目标强度等的认识；教学目标3：针对实验内容，能够查阅相关文献及电子资源，结合所学的理论知识，完成设计-组织-实施-后期数据处理的实验流程，给出实验结果，实验前期进行预习沟通，中期加强团队合作，后期积极参与成果交流展示；教学目标4（课程思政）：培养学生的实践动手能力和创新意识。
3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系三、理论教学表1 理论教学安排四、实验教学五、考核与成绩评定方法六、建议教材及相关教学资源1. 参考教材[1] 刘伯胜，黄益旺，陈文剑，雷家煜，水声学原理[M]，科学出版社，2019，第三版.[2] 闫福旺，海洋水声实验技术[M]，海洋出版社，1999，第六版.[3] 杨坤德，海洋声学典型声场模型的原理及应用[M]，西北工业大学出版社，2018.。
水声海上实验方案
水声海上实验方案一、实验目的本实验旨在探究水声在海上传播的特性，通过实验观测和数据分析，了解水声在不同海洋环境中的传播规律，为海洋环境下水声通信技术的研究提供参考。
二、实验原理1.水声波的传播特性水声波是一种机械波，它在海洋中传播时会受到多种因素的影响，如海洋深度、温度、盐度、压力等。
这些因素会影响水声波速度和衰减程度。
2.水声测量仪器为了对水声波进行观测和分析，需要使用一些专门的仪器。
常用的仪器包括：水听器、振荡器、信号发生器、功率计等。
三、实验步骤1.选取合适的海域进行实验。
选择一个深度适中且没有太多杂音干扰的海域作为实验区域。
2.布置浮标和控制设备。
在实验区域内布置多个浮标，并设置相应的控制设备。
这些设备包括：振荡器、信号发生器等。
3.放置水听器。
将多个水听器放置在不同的位置，以便观测水声波在不同方向上的传播情况。
4.进行实验观测。
通过控制设备发出水声波信号，利用水听器观测和记录水声波在海上的传播情况。
同时，还需记录实验期间海洋环境因素的变化，如温度、盐度等。
5.数据分析和处理。
将观测到的数据进行分析和处理，得出水声波在海洋中传播的规律，并对实验结果进行总结和归纳。
四、实验注意事项1.选取合适的时间和天气条件进行实验。
2.保护好仪器设备，避免损坏或丢失。
3.注意安全防范措施，在海上操作时要注意安全带等防护措施。
五、实验结果与分析通过本次实验观测和数据分析，我们可以得出以下结论：1.水声波在海洋中传播速度较快，在深海区域速度更快。
2.水声波在海洋中会受到多种因素影响，如温度、盐度、压力等。
3.在不同方向上观测到的水声波信号强度不同，可以推断出水声波在不同方向上的传播距离和衰减情况。
六、实验应用本实验结果对海洋环境下水声通信技术的研究具有重要意义。
通过对水声波在海洋中传播规律的了解，可以为水声通信系统的设计和优化提供参考。
同时，还可以为海洋环境监测和控制等领域提供技术支持。
七、实验总结本次实验通过观测和数据分析，深入了解了水声波在海洋中的传播规律。
第三章 水声测量
2
则
p
2cu0
s in
ka2 4r
2cu0
a 2
sin
2r
p(r, t )
j
u0 a 2
2r
2
J1 (k asin
kasin
)
e
j
(t
kr)
p
2cu0
s in
ka2 4r
2cu0
a 2
sin
2r
当 很小时， sin 所以
若 ka2 4r
1即
a2
r
2
sin
ka 2 4r
d
eox
d
p eop
Mp
e0 p p
MX
e0 x p
MX
MP
eox eop
实验室发送电压响应测量方法
eop
d pd
SV
Pd d Ui
pd
eop Mp
SV
eop Ui
d 1 Mp
测量原理图（标准声源作参考）
IF
dX
F0
JX
eX
ZF0J X
eX I F0
eX pd X
• pdX dX • 1
将频率为待测发射换能器谐振频率f的电信号加到待测发射换 能器上,且保持加到换能器上电流(或电压)恒定(即保持发射声场稳 定不变)。转动待测换能器,记下发射换能器不同方位上水听器输出 电压值。
水听器指向性测量
发射器
d
接收器
将待测水听器安装在测量回转杆上,回转杆必须通过换能器的 有效声中心,否则发射器和接收器间距必须比有效声中心和转轴 间距大100倍。发射器和接收器的间距要满足远场条件。
近似于圆形或方形活塞
水声探测技术实验报告一
实验一 海水中的声速分布本实通过对现有CTD 数据进行处理，得到某一实验过程中海水声速分布规律，并将所得结果作图表示。
一、实验目的1、了解温盐深仪的测量原理。
2、掌握利用乌德声速经验公式，估算、讨论海水中声速的方法。
3、以实测数据为例，通过上机操作，达到一定的实际训练。
二、实验仪器温盐深仪（CTD ），计算机三、实验原理CTD 测量技术是研究海洋和应用海洋的最基本的一种技术。
对于海水CTD 参数的测量，可以归结到一种物理量的测量。
例如，由传感器测量响应的电阻的变化来完成。
简而言之，电导率C 与一定海水水柱的电阻有关（C = K ），可以通过流过电导池的海水的电阻随海洋环境（海水的温度、压力和盐度）的变化来提取。
温度的变化通过热敏电阻反映海水的温度T （K = T ）。
而深度D 一般通过压力测量，根据数学关系进行计算。
而压力P （K = P ）的测量采用应变式硅阻随深度变化取得。
实际上传感器感应的海水CTD 参数，通过转换电路的输出为电信号。
一般说来传输特性为一高次多项式。
∑==ni i i R a K 0 （1）为取得传感器的定标方程，要求严格的试验程序：第一，需要足够精度的测试设备；第二，权威的计量标准；三，根据传感器与定标设备，设计测量方案、制定操作步骤、测量取数；第四，进行符合传感器物理特性的定标方程的拟合。
3.1 电导率传感器定标方程（S/M ）()eP dt if if hf g V +++++=110432 （2） 式中：V 为电导率（S /m ）；f 为频率（KHz ）；t 为温度(℃)；P 为压力（dB ）；d = 3. 25×10-6为电导池玻璃的温度系数；e = -9. 57×10-8为与压力相关的系数；g 、h 、i 、j 为回归方程确定的系数。
目前，电导率传感器主要为电极式和感应式，标称精度均为0. 001mS/cm 。
两种传感器各有所长，时起时落循环不息。
证明液体传声的实验方法设计
证明液体传声的实验方法设计液体传声是涉及在液体周围传播的声波的科学研究，它具有重要的应用前景。
由于以往研究主要侧重液体传播声波的特性和相关的理论，鲜有对如何实验证明液体传声的研究，而实验证明液体传声对于加深对液体传声本质的了解具有重要的意义。
本文从液体传声的原理出发，围绕如何实验证明液体传声展开，旨在提出一个实验证明液体传声的方法设计。
二、液体传声的特性液体传声是涉及在液体中传播的声波的科学研究，它具有重要的应用前景，如通信、医学诊断、潜水等领域。
它是由于液体中能量的传递，进而产生声压波的现象。
此类声压波具有一定的特性，它们的传播速度与液体的密度、温度、粘度等参数有关，同时其传声的特性也与液体的流动状态有关，在不同状态下可产生不同的传声特性。
三、实验设计为了实验证明液体传声的存在，本文提出的实验方法如下：（1）准备实验器材：液体容器、发声装置、测量仪器、试剂等；（2）准备实验变量：控制实验条件，包括液体的种类、容量、沸腾温度、流速等；（3）将发声装置安装在液体容器中，安装可以通过改变发声装置的位置调节声音的特性；（4）使用测量仪器测量液体中声音的传播距离，以及声音的调制特性，并记录实验结果；（5）将实验条件逐一修改，重复实验，并记录实验结果；（6）对实验结果进行分析，比较实验中液体的种类、容量、温度、流速等变量对声音的特性的影响。
四、结论本文提出了一个实验证明液体传声的方法设计，将可以对液体传声特性有一定的了解，为液体传声技术在高科技应用中提供参考和依据。
同时，实验证明液体传声的方法设计也可以提供有关实验的参考，以便深入探究声音传播的特性。
五、总结本文针对液体传声的实验方法设计提出了一种实验设计方法，以此实现对液体传声特性的研究。
以上方法可以通过控制实验条件，如液体的种类、容量、沸腾温度、流速等，有效地测量液体中声音的传播距离、声音的调制特性，从而了解其传声特性，为液体传声技术在高科技应用中提供参考和依据。
水声工程实习专题报告
摘要：本次水声工程实习让我深入了解了水声学的基本原理、水声设备的使用以及水下通信与探测技术。
通过理论学习和实际操作，我对水声工程有了更为全面的认识，并提升了实际操作能力和问题解决能力。
以下是我实习期间的学习心得和总结。
一、实习背景与目的水声工程是研究声波在水中传播、接收和利用的学科，广泛应用于海洋探测、水下通信、军事等领域。
本次实习旨在通过理论学习、实验操作和实际案例分析，使学生掌握水声工程的基本知识和技能，提高学生的实践能力和创新能力。
二、实习内容与过程1. 理论学习：- 水声学基本原理：声波在水中传播的规律、声速、声场分布等。
- 水声设备：声纳、声学换能器、水下通信设备等。
- 水下探测与通信技术：多波束测深、侧扫声纳、声学定位、水下通信等。
2. 实验操作：- 声纳实验：学习声纳的工作原理，进行声纳数据的采集和分析。
- 声学换能器实验：学习声学换能器的结构、原理和性能，进行换能器参数的测试。
- 水下通信实验：学习水下通信系统的组成和原理，进行水下通信信号的发射和接收。
3. 实际案例分析：- 分析实际水声工程案例，了解水声工程在实际应用中的问题和解决方案。
三、实习心得与体会1. 理论联系实际：通过实习，我深刻体会到理论知识与实际操作相结合的重要性。
在理论学习的基础上，通过实验操作，我更加直观地理解了水声学的基本原理和设备工作原理。
2. 实践能力提升：实习过程中，我学会了使用各种水声设备，掌握了数据采集、分析和处理的方法，提高了自己的实践操作能力。
3. 创新能力培养：在实际案例分析中，我学会了分析问题、解决问题的思路和方法，培养了创新意识和能力。
4. 团队协作精神：实习过程中，我与同学们相互配合、共同完成实验任务，培养了团队协作精神。
四、实习总结与展望通过本次水声工程实习，我不仅掌握了水声工程的基本知识和技能，还提高了自己的实践能力和创新能力。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，为我国水声工程事业贡献自己的力量。
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-20
-30
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
-40
-45
-15
2.4
1.6
0.9
0.7
2.8
TL
距离 20
30
34.2 40
45
50
55
60
65
Vp（V） 5
4
4
3
2.6
2.4
2.2
2
1.8
距离 70
Vp（V） 1.6
L=151.4cm B=121.7cm H=88.7cm D=34.2cm Q=15 τ≤min()
声源级和传播损失
p(r) SL 20 log
P0
A
r
20 log 20 log
P0r0
r0
式中 P0 1Pa , r0 1m 。由上式可见，右边第一项为常数，它表示声源 强度等于离源中心 1m 处得声压级。可见，在声压和距离的双对数坐
标系统中，上式为一直线，并且距离每增加一倍，声压级减少 6dB。
一、实验内容：
心,否则发射器和接收器间距必须比有效声中心和转轴间距大 100 倍。发射器和
接收器的间距要满足远场条件。
将频率为待测水听器相应工作频率 f 的电信号加到辅助发射器上,且保持发
射声场恒定不变。转动待测水听器,记下各个方向上水听器的输出电压。
信号源
示波器
功率放大器
测量放大器
发射换能器
实验水槽 水听器
图 1 测量系统连接示意图
根据声压随球面波衰减及 SL 的定义式可得到 SL 的测量式如下 SL(R) PL(R) 20lg(R)
20 lg(电压有效值 ) 203 - 20lg(测放) 20lg(R)
其中测量放大器的放大倍数为 40dB，即 20 lg(测放) 40dB
测量距离 R （cm） 20 30 34.2 40 45 50 55 60 65 70
负分贝数。换能器的发射指向性图会随发射信号频率的改变而变化， 就是说，同一换能器当发射不同频率的信号时，其辐射声能在空间分 布是不同的。
对于一个水听器或基阵，它的接收指向性图是表示自由场远场传 来的平面波入射到水听器接收面上的平均声压随入射方向变化的曲 线图。或者说，它是水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出 电压随入射方向变化的曲线图，其函数表示式可记作：
实验图片
实验数据和处理：
SL： 34.2cm Vp=4V M=-220dB，前置放大：40dB，%输入 Vpp=5V，放大 Vpp=4V%
DI 角度 0 Vp（V） 4 角度 -10 Vp（V） 3.4
+10 +20 +30 +40 +50 +60 +25
3.8
3.2
2.4
1.6
0.9
0.5
2.8
其中： 表示考察方向与极轴（通常为 Z 轴）的夹角； 表示考察方向在 XOY 平面上的投影线与 x 轴的夹角； p(, ) 表示各考察方向 (, ) 上自由场声压的有效值； p(0,0) 表示声轴方向（或选定方向）上自由场远场电压的有效
值，通常 p(0,0) 方向就选定为有效值声压为最大值的方向。 D(, ) 是个不大于 1 的正值，若取分贝表示，则 20lg D(, ) 恒为
% MATLAB Code % Generated by MATLAB(R) 8.3 and the Signal Processing Toolbox 6.21. % Generated on: 15-Dec-2015 12:30:37
% Butterworth Lowpass filter designed using FDESIGN.LOWPASS.
而当测试带宽为 1HZ 则这样的 NL 称为环境噪声谱级。在书上找到的 深海环境噪声谱级的图谱如下。
仿真程序： 主程序
fs=10000; y=sqrt(10^12)*randn(1,100000);(模拟一个正态分布白噪声) x=(0:100000-1)/fs; n1=lbq;（定义滤波器） n2=filter(n1,y);（调用滤波器，利用滤波器使500HZ以下噪声信号衰减以建立噪声
% [EOF]
仿真图片： 1.原始噪声图
幅值 （V） PL(dB)
2.5
170.9588002
2
169.0205999
2
169.0205999
1.5 166.5218252
1.3 165.278867
1.2 164.5836249
1.1 163.8278537
1
163
0.9 162.0848502
0.8 161.0617997
SLdB 156.9794001 158.563025 159.701122 158.563025 158.3431173 158.563025 158.6351075 158.563025 158.3431173 157.9637605
描述一个水声换能器的自由场远场的指向性响应的特性参量有： 指向性图、指向性因数和指向性指数等。
1．指向性图 （1）基本概念 发射换能器或其基阵的发射指向性图是表示它在自由场中辐射 声波时，在其远场中声能的空间分布图像。通常用 D(, ) 表示归一化 的指向性图函数，定义式如下：
D(, ) p(, ) p(0,0)
对于声呐换能器或其基阵来讲，它们的指向性图的特性参量有： 波束宽度和最大旁瓣级两个。所谓波束宽度就是指主瓣或主波束两侧 的两个方向之间的夹角，此两方向上的声压级相对于轴向声压级下降
3（或 6、10）分贝的声级，分别称之为下降 3 分贝（或 6、10 分贝）
的波束宽度。通常记作 23dB、26dB、210dB ，如果指向性图的主瓣在声 轴两侧是对称的，则也可用半波束宽度来表示，记作3dB ，即半波束 宽度是指声轴与指定声压级方向之间的夹角，一般波束宽度取决于辐
b(, ) I (, ) / I (0,0) P2 (, ) / P2 (0,0) D2(, )
我们称 b(, ) 为声强指向性图函数，称 D(, ) 为声压指向性图函 数，两者若用分贝表示时，其分贝值是相同的。
由上述可知，一个完整的指向性图应是一个三维空间图案，但使 用时，通常都使用二维极坐标图来表示换能器的指向性。
D(, ) F(, ) / A M (, ) F (0,0) / A M (0,0)
其中： F(, ) ， F(0,0) 分别表示任意方向和最大值方向入射的平面波 在水听器接收面上所产生的作用力；
A 为水听器接收面的有效面积； M (, ) ，M (0,0) 分别表示任意方向和最大值方向上的自由场电压 灵敏度。 可见，水听器的接收指向性图也就是它的相对灵敏度的曲线图， 所以其 D(, ) 也小于 1，即 20lg D(, ) 也为负的分贝数。 指向性图函数，也有利用任意方向上的声强 I (, ) 与最大值方向 （或声轴方向）声强 I(0,0) 之比来定义的，以符号 b(, ) 表之，即：
由此得出的指向性图
实验误差分析
1.读取示波器上的峰峰值读数存在一定误差。 2.测量距离 R 时卷尺未完全伸直存在误差。 3.发射换能器和接收水听器在入水深度上有偏差，不能完全到达同一高度。 4.水箱受到外界干扰而产生误差。 5.改变距离后未等到水听器完全静止，造成读数存在误差。 实验总结 1.通过该实验，我掌握了测量声压级的方法：水听器将声信号转化为电信号再通 过测量放大器放大，再由具体公式还原成声信号。总之，本次实验让我很好的将 理论和实际联系起来，培养了我的动手能力，提高了我的实验技巧
Astop = 100;
% Stopband Attenuation (dB)
match = 'stopband'; % Band to match exactly
% Construct an FDESIGN object and call its BUTTER method. h = fdesign.lowpass(Fpass, Fstop, Apass, Astop, Fs); Hd = design(h, 'butter', 'MatchExactly', match);
射器形状和尺寸与波长比 x / 。
指向性图可以用直角坐标，也可用极坐标表示，用极坐标表示的
方向特性曲线很直观，表现为比较复杂的“花瓣”形式，具有一些极
大值和极小值（在直角坐标下也可看到），称主极大所在的那个花瓣
为“主瓣”，其它极大值所在的花瓣为“旁瓣”，紧挨着主瓣的旁瓣
称第一旁瓣，旁瓣的幅值一般小于等于主瓣的幅值，若旁瓣的幅值与
模型）
） figure; plot(x,y);(原白噪声时域图) figure; plot(x,n2);（滤波后的时域图） figure; noverlap=20; nfft=100000; range='onesided'; [pxx,f]=pwelch(n2,window,noverlap,nfft,fs,range); plotpxx=10*log10(pxx);（将功率谱的纵坐标取化为谱级） plot(f,plotpxx)（画出噪声谱） t1=1:100000; m=fft(n2,100000);（进行傅里叶变换） mag1=abs(m); f=t1/10; figure; plot(f(1:50000),mag1(1:50000));（画出频域图） 滤波器程序： function Hd = lbq1 %LBQ1 Returns a discrete-time filter object.
实验报告
课程名称
水声学实验
实验项目名称
实验类型
实验学时
班级
20130532
学号
姓名
邓方舟
指导教师
实验室名称