声纳方程.ppt

1.3 声纳方程 主动声纳方程 主动声纳方程（混响背景）： （SL-2TL+TS）-（NL-DI）＝DT （NL-DI） （SL-2TL+TS）-RL＝DT 1.3 声纳方程 被动声纳方程 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。 1.3 声纳方程 被动声纳方程 （SL-TL）-（NL-DI）＝DT 注意：SL噪声源辐射噪声的声源级。 被动声纳存在混响背景声纳方程吗？为什么？ 1.4 组合声纳参数 回声信号级：SL-2TL+TS加到主动声纳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纳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纳设备正常工作所需的最低信号级 回声余量：SL-2TL+TS-（NL-DI+DT）主动声纳回声级超过噪声掩蔽级的数量 优质因数：SL-（NL-DI+DT）对于被动声纳，该量规定最大允许单程传播损失；对于主动声纳，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）声纳接收换能器测得的声源级与噪声级之差 1.5 声纳方程的应用 声纳方程应用 声纳设备性能预报：已知设备特点和若干参数，对其它声纳参数进行估计，如估计优质因数； 声纳设备设计：预先规定设备职能及各项战术技术指标，根据声纳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，例如工作频率的选取—DI、TL。 1.5 声纳方程的应用 Figure of Merit (FOM) 定义 被动声纳允许的最大单程传播损失；主动声纳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. 被动声纳 FOMP = SL – NL + DI – DT 主动声纳 FOMA = SL + TS – RL – DT (混响背景) FOMA = SL + TS – NL + DI – DT (噪声背景) 1.5 声纳方程的应用 Range ??? 根据FOM 可以预报声纳作用距离. FOM 越高, 允许的信号传播损失 越大，则声纳作用距离 越远. 检测概率 被动声纳 如果 FOM TL 则 检测概率 50% 如果 FOM TL 则 检测概率 50% 主动声纳 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 1.5 声纳方程的应用 Prop Loss Curve Max Range DP Max Range BB FOM = 70 dB 1.5 声纳方程的应用 Prop Loss Curve Max Range DP Max Range CZ FOM = 90 dB 1.6 声纳方程的限制 声纳方程瞬态形式 声纳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：当声源发射声信号是很短的脉冲信号，由于介质的传播效应、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。 1.6 声纳方程的限制 声纳方程瞬态形式 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：对于长脉冲声纳，T为发射脉冲宽度，回波脉冲宽度也近似等于此值；对于短脉冲声纳，T一般不确定，回声宽度与发射宽度相差甚大。 1.6 声纳方程的限制 声纳方程瞬态形式 短脉冲声纳方程（R. J. Urick）： 回声脉冲宽度： 1.6 声纳方程的限制 声纳方程瞬态形式 脉冲能流密度是平均声强与其脉冲宽度的乘积 ： 等效声源级 ： 1.6 声纳方程的限制 声纳方程瞬态形式 长脉冲： 短脉冲 ： 1.7 声纳方程及声纳参数确定 声纳方程背景干扰类型确定 根据声纳适用场合，画出回声级、混响掩蔽级和噪声掩蔽级随距离的变化曲线，并由此合理地选用声纳方程。 1.7 声纳方程及声纳参数确定 回声级、噪声级和混响级与距离的关系 随距离衰减规律 回声曲线随距离下降比混响掩蔽级曲线要快 作用距离受混响限制（噪声掩蔽级I），选混响声纳方程 作用距离受噪声限制（噪声掩蔽级II），选噪声声纳方程 1.7 声纳方程及声纳参数确定 Own Ship/Equipment 发射声源级 (SL) 主动声纳参数. 决定主动声纳探测距离的重要参数. 自 噪声级 (NLs) 声纳工作频段中舰船辐射噪声级. 指向性指数 (DI) 发射指向性指数. 接收指向性指数. N = NL - DI 1.7 声纳方程及声纳参数确定 Self Noise 机械噪声 Narrowband – sp