第1章声呐及声呐方程.ppt

主被动声呐有何区别？ 主动声呐： 声源：通过接收目标回波实现目标探测（SL、TS）； 传播路径：双程（2TL）； 背景干扰：环境噪声和混响（NL、RL）。 被动声呐： 通过接收被探测目标辐射噪声实现目标探测（SL）； 传播路径：单程（TL）； 背景干扰：环境噪声（NL）。 1.3 声呐方程 主动声呐方程 信号级（回声信号级）：SL-2TL+TS 背景干扰级：NL-DI（接收阵抑制背景噪声） 注意：换能器声轴指向？ 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.3 声呐方程 主动声呐方程 接收信号的信噪比：（SL-2TL+TS）-（NL-DI） 主动声呐方程（噪声背景）： （SL-2TL+TS）-（NL-DI）＝DT 注意：适用于收发合置型声呐，对于收发分置声呐，往返传播损失不能简单用2TL表示；适用于背景干扰为各向同性的环境噪声情况。 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.3 声呐方程 主动声呐方程 主动声呐方程（混响背景）： （SL-2TL+TS）-RL＝DT 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.3 声呐方程 被动声呐方程 噪声源发出的噪声直接由噪声源传播至接收换能器； 噪声源发出的噪声不经目标反射，即无TS； 背景干扰为环境噪声，不存在混响干扰。 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.3 声呐方程 被动声呐方程 （SL-TL）-（NL-DI）＝DT 注意：SL噪声源辐射噪声的声源级。 被动声呐存在混响背景声呐方程吗？为什么？ 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.4 组合声呐参数 回声信号级：SL-2TL+TS加到主动声呐接收换能器上的回声信号的声级。 噪声掩蔽级：NL-DI+DT工作在噪声干扰中的声呐设备正常工作所需的最低信号级。 混响掩蔽级：RL+DT工作在混响干扰中的声呐设备正常工作所需的最低信号级。 回声余量：SL-2TL+TS-（NL-DI+DT）主动声呐回声级超过噪声掩蔽级的数量。 优质因数：SL-（NL-DI+DT）对于被动声呐，该量规定最大允许单程传播损失；对于主动声呐，当TS=0时，该量规定了最大允许双程传播损失 。 品质因数：SL-（NL-DI）声呐接收换能器测得的声源级与噪声背景干扰级之差。 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.5 声呐方程的应用 声呐方程应用 声呐设备性能预报：已知设备特点和若干参数，对其它声呐参数进行估计，如估计优质因数； 声呐设备设计：预先规定设备职能及各项战术技术指标，根据声呐方程综合评价各参数的影响，对参数合理选取和设备最佳设计，例如工作频率选取—DI、TL。 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.5 声呐方程的应用 Figure of Merit (FOM) 定义 被动声呐允许的最大单程传播损失；主动声呐允许的最大双程传播损失. 令 TL 或2TL = FOM, 则可知允许的水声信号传播损失. 被动声呐 FOMP = SL – NL + DI – DT 主动声呐 FOMA = SL + TS – RL – DT (混响背景) FOMA = SL + TS – NL + DI – DT (噪声背景) 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.5 声呐方程的应用 Range ??? 根据FOM 可以预报声呐作用距离。 FOM 越高, 允许信号传播损失 越大，则声呐作用距离 越远。 检测概率 被动声呐 如果 FOM TL 则 检测概率 50% 如果 FOM TL 则 检测概率 50% 主动声呐 如果 FOM 2TL 则 检测概率 50% 如果 FOM 2TL 则 检测概率 50% 根据水声传播理论可以预报水声传播损失 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.5 声呐方程的应用 Prop Loss Curve Max Range DP Max Range BB FOM = 70 dB 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.5 声呐方程的应用 Prop Loss Curve Max Range DP Max Range CZ FOM = 90 dB 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.6 声呐方程的限制 声呐方程瞬态形式 声呐方程是用声强度来描述的，而声强度是声能流在某一时间间隔内的平均值： 注意： （1）长脉冲信号：回波信号宽度很接近发射信号脉冲宽度T。 （2）短脉冲信号：由于介质传播的多途效应、目标反射的物理效应，接收到回声信号波形会产生严重畸变，上式平均值会得到不确定的结果，上式不再适用。 水声学 第1章声呐及声呐方程 * 1.6 声呐方程的限制 声呐方程瞬态形式 近似处理：时间T内对声波能流密度E求平均而得声强 注意： （1）对于长脉冲声呐，T为发射脉冲宽度，回波