海洋环境噪声重点.ppt

海洋环境噪声场建模及相关特性 疑问？？？ 通常情况下，等间距均匀直线阵的阵元间距是多少？ 任意？ 半波长？ 1倍波长？ 研究噪声的目的是什么？ 计算NL？ 噪声控制？ 1、基础知识 噪声是一种干扰 SL-2TL+TS-(NL-DI)=DT SL-TL-(NL-DI)=DT 噪声是一种信号 根据噪声场参数与水文气象条件推测风速、海面波浪基频、海底的声反射系数 研究海啸、冰情、鱼群 1、基础知识 海洋噪声分类 动力噪声——波浪、湍流、降雨、自然空化 冰下噪声——冰层的形成与运动 生物噪声——海栖动物 地震噪声——地壳运动、火山以及海啸 工业噪声——航运噪声、港湾等的水下作业 1、基础知识 环境噪声 不包括由附近舰船、海洋生物或降雨引起的瞬态声音； 不包括一切形式的自噪声，如声纳周围的流噪声； 去除所有可分辨的瞬态噪声源之后所残留下的那一部分声级。 噪声源级 被规定为1Hz带宽内的均方根声压级。单位：（以1 为参考的dB）、以1 为参考的dB；以1 为参考的dB。 1、基础知识 噪声是一种随机过程 噪声自相关函数的傅立叶变换即为功率谱密度函数： 功率谱是均匀的噪声，则称之为白噪声。 1、基础知识 噪声是一种随机过程 噪声声压有效值 定义：等于介质阻抗为单位值时平均声强 的平方根。 如果假设噪声的均值为零，介质阻抗为单位值，则它的方差便等于平均声强： 1、基础知识 噪声的频谱分析 噪声声压是一个随机量，与时间量之间不存在确定关系，因此分析噪声声压幅值的频谱没有意义； 随机过程的功率谱函数是一个确定的统计量，反映了该过程各频率分量的平均强度。 根据信号频谱曲线形状划分： 线谱 连续谱 1、基础知识 噪声的频谱分析 声强的平均频谱密度： 声强频谱密度函数： 带宽内的总声强： 谱级： 或 ——单位Hz带宽内的声强级。 1、基础知识 噪声的频谱分析 海洋环境噪声级 假设水听器工作带宽内噪声谱为 、且其响应是均匀的，则有： 因此有 提示：水下噪声是多种噪声源的综合叠加。每种噪声源的激励不尽相同，因此可能是线谱，也可能是连续谱，甚至是两种的叠加。 1、基础知识 噪声的频谱分析 当噪声源不只一个时，有效噪声背景的求取是对有贡献的噪声源按强度进行相加。 例：已知100Hz时的航运噪声和6级海况下的噪声谱级分别为69dB、71dB，则总噪声谱级 dB 若声纳系统的工作带宽为100Hz，则总噪声级 dB 2、海洋表面噪声的空间相关函数 假设表面噪声源具有如下的指向性 为 的噪声强度。 两水听器所接收到的由海面面元 dS所辐射的噪声声压差一时延 2、海洋表面噪声的空间相关函数 面元噪声源辐射声压： 接收点处总声压： 2、海洋表面噪声的空间相关函数 假设 和 是平稳的，声压时空相关函数 记： ——海面处噪声源自身的时空相关函数 2、海洋表面噪声的空间相关函数 因此，时空相关函数 假定海面上的源是不相关的，即 ：与源坐标无关的面元噪声源辐射 噪声的自相关函数。 2、海洋表面噪声的空间相关函数 因此，时空相关函数 又 所以 2、海洋表面噪声的空间相关函数 引入变量 则 假设 ，垂直方向噪声场的相关系数为 2、海洋表面噪声的空间相关函数 假设 ，水平方向噪声场的相关系数为 2、海洋表面噪声的空间相关函数 讨论单频或窄带噪声： 1）垂直方向噪声场的空间相关系数 m=1时 m=2时 2、海洋表面噪声的空间相关函数 讨论单频或窄带噪声： 2）水平方向噪声场的空间相关系数 m=1时 又： 所以： 2、海洋表面噪声的空间相关函数 讨论单频或窄带噪声： 2）水平方向噪声场的空间相关系数 m=2时 2、海洋表面噪声的空间相关函数 对于单频或频带较窄的噪声，其相关特性曲线如下图。 3、海洋噪声空间相关函数实验测量 当风和浪达3-4级时，300-400Hz以上的频率，上述模型与实验数据很一致。当风平浪静时，或在低频段，理论计算和实验数据的分歧通常很大，这可能与声折射和海底反射的忽略有影