与海洋声学有关的海洋特性总结学习教案

会计学1与海洋与海洋(hiyng)声学有关的海洋声学有关的海洋(hiyng)特性总结特性总结第一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)2第1页/共76页第二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)3第2页/共76页第三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)4第3页/共76页第四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)5第4页/共76页第五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)6第5页/共76页第六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)7版社版社u实用声纳工程实用声纳工程(gngchng). 英英A. D. Waite著著, 王德石等译王德石等译. 电子工业出版社电子工业出版社, 2004年年第6页/共76页第七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)8第7页/共76页第八页，共76页。第8页/共76页第九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)10水体(shu t)海面/海底声速 声速剖面 声吸收 海洋的可变性(洋流、涡旋、内波、水体垂直微结构、湍流) 气泡的声散射 深水散射层的散射环境噪声 海面的随机起伏 海面声散射海底的特性第9页/共76页第十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)11zSTTTTc016. 0)35)(010. 034. 1 (00029. 0055. 06 . 42 .144932350T450 S10000 z第10页/共76页第十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)12T（）51015202530c（m/s） 4.13.63.12.72.42.11s016. 0dzdcg150m102 . 11 . 11dzdcca声速垂直梯度是水平梯度的声速垂直梯度是水平梯度的1000倍；倍；冷暖流交汇区基本相当。冷暖流交汇区基本相当。第11页/共76页第十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)13第12页/共76页第十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)14max2/100max/ )(2cccm声速差越大，最大声线掠射角就越大，波导就越高效。声速差越大，最大声线掠射角就越大，波导就越高效。 若大于最大掠射角，声线首先在哪个边界发生反射？第13页/共76页第十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)15第14页/共76页第十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)16第15页/共76页第十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)17在深海声道中，声传播最大距离只受海水声吸收控制。在深海声道中，声传播最大距离只受海水声吸收控制。第16页/共76页第十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)18印度洋印度洋大西洋大西洋太平洋太平洋第17页/共76页第十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)19第18页/共76页第十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)20第19页/共76页第二十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)21声源深度声源深度21m声波频率声波频率111.1Hz 汇聚区之间的距离为汇聚区之间的距离为65km 声源深度声源深度104m声波频率声波频率13.89Hz 汇聚区之间的距离为汇聚区之间的距离为61.7km 不同频率声场汇聚区之间的距离差别是由波导效应引起的。不同频率声场汇聚区之间的距离差别是由波导效应引起的。 第20页/共76页第二十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)22第21页/共76页第二十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)2315m10)54(a第22页/共76页第二十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)24第23页/共76页第二十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)25第24页/共76页第二十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)26第25页/共76页第二十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)27第26页/共76页第二十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)28第27页/共76页第二十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)29第28页/共76页第二十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)304MgSO第29页/共76页第三十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)3133BOH4MgSO第30页/共76页第三十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)32衰减系数与频率的依赖关系的实验测量结果：衰减系数与频率的依赖关系的实验测量结果：包括大西洋、印度洋、太平洋、地中海和红海。包括大西洋、印度洋、太平洋、地中海和红海。经验公式预报中深度取经验公式预报中深度取1240m。 第31页/共76页第三十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)33s310)2 . 42 . 0(K第32页/共76页第三十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)34n复波数为：)(ccixcc1kirikkixcck)1 (dB/rikkx/ckr/第33页/共76页第三十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)35prkrikrikkirk iirireeep)(cecpIrki2222IikerIrITLlog20)()(log10)(第34页/共76页第三十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)364010ln4010ln4010ln2log20)Hzm()m()()(cfcekkxriHz:fm/s:cm:第35页/共76页第三十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)37N35第36页/共76页第三十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)38左图为实验测量的远距离声传播，传播路径为从东南到西北横跨墨西哥湾暖流。声源为TNT炸药，深度为244m，投放点为覆盖墨西哥湾暖流部分传播路径，距离布放在百慕大海底两个深水水听器600-900km。接收信号按照1/3倍频程进行分析，中心频率分别为50Hz、80Hz、160Hz。从图中可以看出，在南面和北面锋区边缘投放的声源，接收声级最低。声源位置小的平移导致了6-10dB的声强的声强的变化。理论研究表明，这种变化可根据传播路径上的声速剖面的变化来解释，特别是马尾藻海冷水坡和暖水区之间声道轴深度的增大。 第37页/共76页第三十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)在开阔海域(hiy)中也有中尺度涡漩。中尺度涡的参数变化范围极大，其直径为25-500km，水流速度30-150cm/s，漩涡中心运动速度10cm/s。漩涡区域声速极其复杂，等速线上升高达700m，声速梯度朝向圆环中心显著增加。 39 在接近强烈的锋 区处，如墨西哥湾暖流、自台湾东面的菲律宾海流向日本海的暖流，中尺度涡漩频繁可见。700m第38页/共76页第三十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)40当声波沿着气旋环传播时，由于向下折射声线的增加，信道中等深度的声能被移向深海声信道，声强级减声强级减小小；汇聚区水平宽度减小。 第39页/共76页第四十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)41第40页/共76页第四十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)42sin/hours12T第41页/共76页第四十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)43第42页/共76页第四十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)44第43页/共76页第四十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)45第44页/共76页第四十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)46第45页/共76页第四十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)475 . 015 . 1第46页/共76页第四十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)48第47页/共76页第四十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)49STD测量的温度、盐度和密度剖面。准均匀水层的厚度从8m变化到55m，夹层厚度从1m变化到8m。 第48页/共76页第四十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)50第49页/共76页第五十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)51221)()()(rnrnDn第50页/共76页第五十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)523/22)(nnCD00Ll0l0L结构函数结构函数第51页/共76页第五十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)53距离声源距离声源6个距离上的结构函数：个距离上的结构函数：180m、340m、580m、710m、960m和和1100m。第52页/共76页第五十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)541.5m、4m和和8m深度处气泡深度处气泡的半径分布实验测量结果的半径分布实验测量结果测量是在海洋中央厚度为25m的等温层进行，温度为14。随着深度增大，共振频率频带变窄，浓度最大值出现在更大半径上，但浓度减小。在8m深度，共振频率从25kHz变化到97kHz。 第53页/共76页第五十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)55(yuy)介质的声速n起伏产生的。这种变化要么是风浪高n度的变化引起静压力的变化导致气泡n共振频率分布范围的变化，或者是由n于气泡总体积的变化。气泡的体积散射强度与深度的变化关系气泡的体积散射强度与深度的变化关系声波频率为声波频率为10kHz 17m10第54页/共76页第五十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)56n理论计算表明，每1-10千立方米水中有一些共振鱼就足以产生可观测的声效应n600m深度处最大的鱼（长度为7-20cm）的共振频率在3kHz到7kHz之间；最小的鱼（长度为2-3cm）的共振频率大约为20kHzn随着夜晚深水散射层的上浮，共振频率降低大致1.5-2倍。第55页/共76页第五十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)57第56页/共76页第五十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)58与赤道处可比拟的量级；n最小值出现在极地海区。205 第57页/共76页第五十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)59相互作用）；n50-300Hz：远处行船是主要噪声；由于该频段声波在深海中的衰减小，因此形成了一个连续的噪声背景；n0.5-50kHz：此频段噪声直接与海面状态和所关心区域的风速有关。在这个频段内，噪声的产生有多种机制。包括波浪的破碎、空气饱和海面表层气泡坍塌；n100kHz以上：分子热噪声是主要成分。第58页/共76页第五十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)60大浮冰和冰原的移动及振动、在挤压之下冰的破裂、大浮冰相互磨擦、热裂化、在风作用下雪或者冰丸沿着冰的表面扫过等等(dn dn)。n冰山融化噪声是由于受压下驻留在冰内部的小气泡由于压力释放产生爆炸。冰山噪声级依赖于冰山大小、海水深度、冰内部的气体容量、冰的融化速度等等(dn dn)。第59页/共76页第六十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)61第60页/共76页第六十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)62),(tr第61页/共76页第六十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)63第62页/共76页第六十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)64风速为：10m/s16.3m/s20.6m/s第63页/共76页第六十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)65第64页/共76页第六十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)66相干参数与瑞利参数的关系曲线相干参数与瑞利参数的关系曲线 2Pe第65页/共76页第六十六页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)67600反向散射强度与掠射角的典型关系曲线反向散射强度与掠射角的典型关系曲线海面风浪充分成长，风速约为海面风浪充分成长，风速约为9.5m/s第66页/共76页第六十七页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)68入射波频率分别为入射波频率分别为110Hz和和312Hz时散射声场的频谱时散射声场的频谱 海面风速约为海面风速约为8.5m/s，掠射角约为，掠射角约为30度度0ff 第67页/共76页第六十八页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)69声学参数。n基于不同区域深海沉积层大量样本的分析，人们(rn men)建立了海底主要参数之间的联系。n沉积物声速和密度以与海水声速和密度比的形式给出第68页/共76页第六十九页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)70不同海区的实验表明，只有在比较低频率情况下，海底声反射才由沉积物参数决定。在几千赫兹以上，海底地貌发挥了重要作用第69页/共76页第七十页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)71分三类区域n十分靠近海岸的海区和浅海区，陆源沉积物，1.7-2.2g/cm3n深海多山，强切割，丘陵地形，石灰质淤泥，1.4-1.7g/cm3n深海平原，细粘土淤泥，1.2-1.4g/cm3第70页/共76页第七十一页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)72)68. 2(61v第71页/共76页第七十二页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)73波频率决定%60%29 v%77%60 v%89%77 v第72页/共76页第七十三页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)74第73页/共76页第七十四页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)75获得该数据的。5kHz声波垂直入射时散射信号的包络声波垂直入射时散射信号的包络声源和水听器的装置漂流速度为声源和水听器的装置漂流速度为1.2节节第74页/共76页第七十五页，共76页。哈尔滨工程大学 硕士学位课程(kchng)76第75页/共76页第七十六页，共76页。