（15分）
z x z 2
C
4 画出表面波道声速分布，应用射线理论解说声波在表面波道中远距离传播的原因。（15分）
5 测量柱形目标的TS 值时，发现TS 值随测量距离而变，说明这种变化关系及其原因。（15分）
6 为什么说海洋体积混响源是海洋生物？海面混响和海底混响又是如何形成的？（15分）
7 为什么说频率50－500Hz ，500－25000Hz 的环境噪声分别是航船噪声和风成噪声（海面波浪噪声）。（10分）
2002年《水声学》试题答案
1．被动声呐方程SL-TL-(NL-DI)=DT
SL=160+10lg(300-200)=180dB NL=90+10lg100=110 DI=0 DT=10 TL=SL-DT-(NL-DI)=60dB, 20lgR+αR=60
2 声呐B 工作距离远，因为它的工作频率较低，海水吸收小，所以作用距离较远。 早晨时声呐作用距离远，因为此时可能存在表面声道，而下午一般不会形成表面声道。即使不出现表面声道时，早晨的负梯度也小于下午的负梯度，所以早晨的作用距离远于下午，这就是下午效应。
3
21x x x +=()H a C H C S 11)(+= ()()1111z a C z C s +=
11111cos z a H a H ++=α H
H a H z ααcos cos 122++= ()
2
211H
tg z H x α−= ()
2222H tg H z x α−= ()
2
212H
tg z z x −=
z
z 2
C
4 下左图为表面声道中的声速分布，表面声道中，以小于临界角发出的声线在声道的某个深度上翻转向海面传播，遇海面又经海面反射向下传播，如是重复以上过程而得以远距离传播。
x
5与测量距离关系：随着距离变大，TS值逐渐变大，距离大到某个值后，TS值不再随距离而变大。原因：（1）声呐换能器指向性原因，近距离上，入射声没有照射到目标全部，因而对回波有贡献的表面小，回波弱，随着距离变大，入射照射的面积变大，对回声有贡献的表面也变大，因而TS值也大，距离大到某个值时，整个目标都被入射声照射后，TS值不再随测量距离而变；（2）回声信号在近场与距离的一次方成反比，在远场与距离的二次方成反比，而归算至目标声中心1米处时都按球面规律归算，其后果必然导致远场测量结果大于近场。
6（1）海洋体积混响主要来自深水散射层。深水散射层具有昼夜迁徒规律，早晚较浅，接近海面，白昼较深；该层具有一定厚度；且有选频特性，据此可以判定，该层是由海洋生物组成的，它们是体积混响的散射源。
（2）海面混响是由波浪海面不平整及海面附近的一层小气泡对声波的散射形成的，海底混响是海底的不平整及表面的粗糙度对声波的散射形成的。
7实验测量表明，在50－500Hz频段，海洋环境噪声的谱比较平坦，与波浪的大小基本无关，且具有水平指向性，因此可以判定此频段的噪声主要来自远处航船。在500－25000Hz频段，环境噪声具有垂直指向性，且与海面波浪大小密切有关，因而波浪噪声为此频段的主要噪声源。
2003年《水声学》试卷
1．用主动声呐探测放置在海底，半径为0.5米的刚性球；收发合置换能器距该球200米，收发合置换能器等效束宽为0.1弧度；查表知该处海底的散射强度为-20分贝；若信号脉冲宽度τ=5毫秒，求：接收信号的信混比。（海水中声速C=1500m/s；声波球面扩展，不计海水声吸收）（20分）
海底
2．同上题，若该声呐发射声源级190分贝；干扰噪声为各向同性，其均匀噪声谱级为70分贝，声呐工作带宽200Hz，接收器等效束宽为0.1弧度，求：接收信号的信噪比。并分别讨论：为提高接收信号的信混比应如何改变声呐系统的参数？为提高接收信号的信噪比应如何改变声呐系统的参数？（20分）
3．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？舰船噪声的噪声源主要有哪些？并请分别说明各种噪声源噪声的频谱特性。又若某船辐射噪声强度与航速的3次方成正比，问，当航速由V变为2V时，噪声强度级增加多少分贝？（20分）
4．写出射线声学的两个基本方程和射声线声学的适用条件。水平分层介质中的“程函方程”表示如何？；若海水中声速分布如下图，试画出几条典型声线轨迹图。（20分）
5．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？若‘直接测量法’布置为：在开阔水域，点声源辐射器，无指向性接收器和被测物体依次排列，间距分别为R1，R2；（R2>>d2/λ；d：被测物体最大线度；λ：声波波长）。接收器接收的点声源辐射声压幅值为P i，接收的被测物体散射声压幅值为P s。问：被测物体的目标强度（TS值）如何计算？（声波球面扩展，不计海水声吸收）（20分）
2003年《水声学》试题答案
1．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++−=
dB S s 18−=
2302/m R c A ==Ψτ
信混比：()dB A S TS RL EL L S s 8.10))30lg(1025(14lg 10/−=+−−−=−−=−=
2．信号级：
TS TL SL EL +−=2其中：，，190=SL dB TS 14−=dB r TL 46lg 20==
噪声干扰级：
DI NL −其中：dB f NL NL 93200lg 1070lg 100=+=+=Δ，()dB DI 9.204lg 10==Ψπ， 信噪比：()dB DI NL EL N S 9..11/=−−=
若提高信混比，需减小脉冲宽度和等效束宽。
若提高信噪比，需增加声源级和指向性指数，减小频带宽度。
3．（1）舰船噪声对声呐作用有两种：一个作为它舰被动声呐探测目标的声源，另一个作为本舰声呐的干扰。这表现在声呐方程中：前者为被动声呐方程的声源级（SL ），后者表现为干扰噪声（NL ）的一部分。并且舰船辐射噪声和舰船自噪声的性质也不同。因而舰船噪声分为舰船辐射噪声和舰船自噪声。
（2）舰船辐射噪声源有：机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声三种。
（3）舰船噪声的谱特性：连续谱上迭加线谱。
（4）当航速由V 变为2V ，噪声强度增加，()dB V V 92lg 103
= 4．（1）波动方程：
022=+∇p k p 声压解的形式：()()()z y x ik e z y x A z y x p ,,0,,,,ϕ−=
其中，
()z y x n k k ,,0=程函：()z y x ,,ϕ 在12<<∇A A 条件下，可得
程函方程：()()()z y x n z y x ,,,,22=∇ϕ 强度方程：()022=∇⋅∇+∇=∇⋅∇ϕϕϕA A A （2）适用条件：介质中声速（或折射率n ）在波长范围内相对变化很小；声波强度在波长范围内变化很小。一般射线声学适合高频远场。
（3）水平分层介质中，程函方程可表述为Snell 定律，即在同一条声线不同位
