海洋噪声研究进展

［ Ｂｅｈｓ ｉ １＼． ， ． ｏ． ａ． ｓ２．２ ８ １ ｒ ｏｓ ｋ ． １ ６ＩＶ Ａｍ ｓＯ ｎＰ＜． ８－ ７ １ ｋ － ｈ ４ ９ Ｚ ｔ ｋ ６ ｅ ｃ ｉ ． ５ ｔ ５ １ Ｂ ｃｉ ｈｍ １ ３Ｊｕ ａｏＣ ｍ ｕ ｉ ａＡ ｏｓｃＩ１７１ ２ ｕｋ ｇａ Ｎ １ ， ｌ ｏ ｐｔ ｏ ｌ ｕｔ． １－ ０ １ ｎ Ｉ ９ ｏｒ ｆ ｍ ｎ ｃ ｉ ． ４ ９ ｎ ［ Ｋ ａｅ｝ １１ ３．Ａ ｏＳ Ｓｃ 、９＿４３ ３ ｅｎｄ Ｒ ５ ９ ．． ｕＬ ｏ Ａ ‘４７４ ］ ． ９ １ ｃ ． ． ｉ ＿
相互作用，并在波浪的破碎，消Ｉ ｝ － ，
实验结果表明，海面波浪叹ｋ是山Ｊ断良 ， 一 破碎时卷人 万气 池广生的 声能的谱峰Ｉ 与 ， ， 波浪破碎的 特诬长 度成反比 或与 ‘｝ ｉ的朋积、 眼戈 （ ｝ 一 头 ！ 州 交比） 波浪破碎时消耗的能 、与
ｖ成反比
２／饱噪声 ．‘ 经过仔细观察，发现破碎浪、 雨滴等发出的噪声都是由气 泡振动产生的。水而附近的气
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气泡云噪声谱
分布为Ｉａ＝ －， Ａ １５ （ ａ＂ 实ｅ ｎ ， ） ＝８
Ｋｉｅ ｅｉｌＡ ＩＦ｝ 能４归一ＴＰｉｐ １ ５ 结 Ｖ ｒｉ ｔ 消 ７ ｉ １ ｚ ， ｒ Ｇ ｈｌｓ ） （ｌ ９ 的 ｉ ８
中｛ ’ ＇ 果。图中我们加上 了 一个 “ 闰、频Ｃ形戊 ｉ ｏ ａ
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度为Ｉ ，实测结果 定 ％ 和假 几个气 径分 （ 二 “ ’ 计算结果 泡平 布ｆ ） “ 只 Ｕ ａ ７ 符合较好 见 ） （ 图２
３ 雨噪声 ．
雨噪声的 特点， 是在 １ 千赫附近 ５ 有一个 宽带的 谱峰（ ） 其强 雨量 图３ ， 度与 有关。 经过实 验 观 育噪 是由 滴敲 海面 水 将空 带 水中 成 室 察 声 雨 击 和 滴 气 人 形 气泡， 泡以 极子 气 偶 方式振动
使用声压和振 （ｉ 传感器Ｉ 直接测 ｉ 速度） ｋ 丁 以 到声能流， 这种头法 使用 观察到许 有趣的 多 现象（ ｃｕ ｖ ３ Ｓ ｈｒ １ ） ｈ ｏ ９ ９
（ １ ）噪声场有各向同 性部分与各向异Ｉ ＇ ｉ 部分， 在风速为 １ ２米厂 ｝ ９％的噪声 一 秒！ ＞ 」 场为 各向同性．但当风 迎达到 １ 米ｆ时 仃ｊ 一 ０ 的场是各向鼠妇均． ０ ＇ 就一 。 ６％ １ （ ２ ）噪声能流几向为：Ｇ ２ 赫噪声能 Ｉ 海面向 一０ Ｌ 由 海底争每 而成引一 ５ ５ 一 ０ 赫噪声 ４一 １ ２０ ＿１ 能流为水ｒ 二一彭良 川句一 － Ｊ 为 孔 致 团 幅度扣等 为向弓反 的噪户能流会互Ｍｉ消 ｌ ； （ 川义 统．当平均时间增加付 ４ ）使用能流寸 系 均匀各相１ ｉ声 Ｆ ＇ 云 １低 川ｔ＂ １ ｔ ‘ 丁＇ ｌ Ｗ ） 卜 Ｔ ￥ －
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图 ３ 雨噪声 △ ０５ 为 毫米／ 小时
十 ．毫米／ 小时 为０８
Ｏ为 １３ 小１ ． 米／ １ － ｚ ？ 寸
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图纽 海浪非线性低 频噪声
饱的 频率与其 谐振 半径的关系 ＝．ｘ０ ／， ｝ １ 微米 气池产生 是ｆ ３－１ ６ａ ａ为气ｅ ＝ ２ － ５ ＇ 径， 的噪声 与 气泡总Ｉ和半径分布有关 实验室实验（ｃｃ ｃ ｌ ０ Ｆ Ｎ ｄｉ ｔ １ ） Ｉ Ｎｎ ９ 汤出了破碎浪尸 的乍 ａ ９ 币包 径分布
Ｌ ｃ 等人 １ １ ｏＮ （ ９） ｃ １ Ｎ ９ 利用测得的气 泡分布ｒ算出Ｉ ｉ Ｉ Ｉ 声频谱与 ， 实 ， ｈｕｓ ｉ比较在 １ 赫 谱和 ｎｄ ｎ ｃ普 子 到２ 千赫范围． 。 符合很好 １ 千赫以下的噪声目前 认为是气泡了急 休振荡的结果 侣 定气池云半径为５ 厘米， ｌ ０ 孔Ｅ ｉ
辐 噪 ， 滴 声巾 泡 动 噪 主 地 （ ｍｈｙ １ ０ 射出 声 雨 噪 气 振 的 声占 要 位。Ｐ ｐｅｅ ｌ ） ｕ ｒ ｔ ９ ａ９
４ 低频噪声 ． 经过仔细观测，人们发现在 。 赫附近噪声有漪 ３ 峰，约 ｌ ｄ 在 ２ Ｂ到 １ ｄ ０ Ｇ Ｂ左右，当频率 ０ 升高时大约以 ２ － Ｂ 音 一 － ｄ对 频程下降，在５ １赫范围 ０ ３ ２ 一０ 有一个噪声最小的 频段 理论分析证明 这个谱峰是由 波浪的非线性相互作）， ｇｃＨｇｉｓ９０ １ Ｌｎｕｔ ｉ ｓ（ ５） １ ｏ － ｇｅ １ 提出，如 两个波波长 相同，传 播方向相反时会产生驻披， 这时波压力与单个波传播时不同，不是随深 度指数衰减，而是不随深度变化，由 Ｊ 几 非线性相互作用产生一个二倍频 的压力 。 Ｂｅ ｏｓｋ（ Ｇ网二 连续谱波浪的驻波的问 ｒ ｈｖ ｉｉ９Ｇ 究了 ｋ ｋ ｌ１ 题，发现山 于彼浪相互作用ｉｆ的噪声ｎ随 ＂＝ Ｊ ． 频率降低而升高， 在低须有一峰值，其频率为 海面波高谱频率峰值的一华 理论与实验符合 很好，稍有不符合之处． 可 海浪力向 漫 以同 扩１米解释（ 见图４ ） 弓 噪声能流的测量 ．
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和生 ３分则 勺ｈ 虚线） ｎ线（ ，其，－ 川厂 ｎ ５０ １ ＝ 。Ｉ ２ 赫 ， ，
从平均ｌ值来石 ｉ ｙ ． 其能量为海浪破碎
下 飞 能ｔ的。６ ） “ ＼ 。 ，与 ０已、２己 歹 ｏ ） －卜川 Ｉ ） ｕ 吟Ｉ 的实验数据惊人地接近 波浪过程的所ｉ ｎ 平 衡范围，也 就是当风吹过海而时光产件月尺度的ｔ ．当风 ＿ ｙ ，盛行波的波长，继 、 自良 斗续增ｌ时 ． 续增加 在给定风速 卜 谱峰以Ｉ ‘ 勿戊 的短了 份强度下 再增］．坦步 普 ： １ Ｊ 州 变宽，能量增加、后来短 ｉ 成份的谱密度达到平衡，这反映动力 Ｊ 过 － 达到平衡 即； Ｓ 入 ｝ ｉ 的 员，转化为波与波的 ＇ ｃ
海洋噪声研究进展
关定华
中国利学院声学研究所
海洋噪声是水下探测、 通信， 特别是海底固定接收系统的一种重要干扰 海洋噪声谱级 己由Ｋ ｕｓ 在 １ ８ ｎ ｅ ｄ ｎ ９ 年和Ｗ ｎ 在 １ ２ ４ ｅ ｚ ９ 年给出，目 ６ 前为人们 通用 近年来人们对噪声Ｗ机理进行了深人的理论研究．实 ， 验家漠 拟实验和海上观测，有了 不 少进展 在噪声能流的测量方面，发现ｒ 一些有趣的现象 提出了利于噪声进行海洋环境观 测的不少新方法 １ 破碎浪噪声 ， 目 前已知道，破碎浪是海洋噪 声的主要来源 随风速增加， 浪高也增加，由于非线性效 应， 浪高到一定程度，就会变尖、 翻转， 形成白 头浪， 激起水 花， 在水下形成气泡群 气泡 群不断振动，辐射出噪声。实验证明， 破碎浪福射出的噪 声能量，与波浪能消耗在破碎 匕的 能ｍ成正比 这个比例为 １ ： 碎 产 的 声 一 泣 率几， 峰 ， ｔ，破 ０台 浪 生 噪 谱句 峰 硕 ｏ． 在 值的 的 率 上 频 ， 噪声谱级随Ｉ ， 降 在几以 的 率｛ 按 同 方 下 Ｉ ｅ ｃ １ ３ 图 １ 显 下 ， ．下 频 一 不 的 式 ＩＫｎ ｄ ９ ） Ｉ ｎ ｃ ＝ （ ９ 中 示
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图 １ 破碎浪噪声诺
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６ 噪声的应用 ． 海洋中噪声Ｆ ｊ｛ ，ｎＨ 于海面风、 雨显、 海海底特性等 浅 方而的测量． 创 Ｅ “ 光方法” 最Ｊ ｉ ｝ 出 ： 口 （ｕ ｉ ｈｍ ３１｝Ｔ Ｂｃ ｎ ａ １ ）１Ｊ 噪声在物体上散射对物体进行探Ｐ．是一个Ｔ｝Ｉ ｋｇ ９ ， ９ ｝ ７ 方向 ： ｝
参考文献