声波在目标上的反射和散射.ppt

1、什么是目标强度？请写出刚性球体（ka1）目标强度的表达式。 2、潜艇目标散射强度随方位变化有哪些特点？请分析影响潜艇的目标强度值的因素有哪些？ 3、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。 4、在高频远场条件下，简单地用能量守恒关系推出半径为a的刚性球目标强度TS值表达式。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 作业 5．一般在实验室水池中测量水下目标目标强度方法有哪些？实验过程中应注意哪些事项？ 6．在非消声水池中测量目标回声信号时，应注意些什么？设目标强度TS0的目标在入射声波照射下产生的回声强度为Ir0，若其余条件不变，将目标强度未知目标替代原目标，测得回波强度为Ir，求该目标TS值。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 作业 7．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；（R2d2/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Pi，接收的被测物体散射声压幅值为Ps；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） 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 作业 8．已知水面船作匀速直线运动，船底的换能器以夹角向海底发射声波，频率为f0，收得海底回声信号的频率为fr，求该船的航行速度v。 9．写出目标回声信号级表达式；目标回声信号是如何产生的，它有哪些特性，并简述其产生的原因？ 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 作业 10．比较弹性目标和刚性目标回波信号的异同，并说明形成差异的原因。 11．在短脉冲入射时，如何判断壳体目标回波脉冲串中由壳面的镜面引起的回波脉冲？ 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 作业 上世纪60年代，Hickling引入形态函数来讨论散射声场与频率的关系，弹性球的形态函数定义为： 散射声场为： 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 1、平面波在弹性球体上的声散射 结论：弹性球（钢球和铝球）形态函数随频率有极大、极小变化；刚性球形态函数在低频段起伏振荡，随着频率的增高，逐渐趋于1；声学软球形态函数在很低频段大于1，随着频率的增加很快降至1 。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 1、平面波在弹性球体上的声散射 具有明显频率特性 （1）宽脉冲入射信号 散射强度随频率作极大、极小急剧变化，回波波形产生严重畸变。 （2）窄脉冲入射信号 回波为一脉冲串，每个脉冲之间的间隔基本相等，脉冲幅度逐渐衰减，波形基本不变。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 2、弹性物体散射声场一般特征 波形畸变解释 （1）回波来自物体表面的散射波、透入物体内部经内表面反射、透射到达的波，入射波激励下的再辐射波； （2）长脉冲时，水听器可在同一时刻接收上述各种波迭加而成，它们经由不同途径到达接收点（相位不同），迭加结果使得回波波形产生严重畸变； （3）短脉冲时，上述各种波不会在同一时刻到达接收点，所以接收到的是一个脉冲串。由于各个脉冲到达接收点的时间不同，它们之间不会发生干涉迭加，不产生大的畸变。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 2、弹性物体散射声场一般特征 以弹性球为例说明回波强度随频率急剧起伏的原因： 设入射波频谱为 ，则有： 回波可表示为 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 2、弹性物体散射声场一般特征 入射波为长脉冲，其频谱较窄，所以频率稍许变化时， 和 相对位置可能发生很大的变化，它们乘积也相应有较大变化，导致回波强度随频率急剧变化；入射波为短脉冲，其频谱较宽，所以频率稍许变化时， 和 相对位置产生不大的变化，它们乘积也相应有不大变化，回波强度不会随频率稍许变化产生急剧变化。 水声学 第5章 声波在目标上的反射和散射 * 5.6 弹性物体散射声场及其特性 2、弹性物体散射声场一般特征 “非镜”反射效应 Finney在实验室中发现，对于浸在水中弹性薄板，在声波入射角满足如下关系： 在入射方向上有强反射，不满足镜反射规律，称“非镜反射”。 进一步研究表明，当声波入射角满足如下关系： 也同样发生非镜反射。 水中声速 板中弯曲波波速 板中纵波波速