典型传播条件下声传播3.pptVIP

深海负梯度、深海负跃层和浅海表面声道 * * * * 特点 从声源出发的声线向海底折射，不再反转回声源所在的水平面上，与前面介绍的波导传播情况相反，故称为反波导传播。 1、深海负梯度 z c r z1 r1 r2 z 存在一个与海面相切的极限声线； 在极限声线以内为声亮区； 在极限声线以外为声影区（直射声线无法达到）。 1、深海负梯度 几何作用距离 从声源到观察点深度影区边缘的水平距离。 1、深海负梯度 设声速分布的相对声速梯度为a，则几何作用距离： 通常声影区不存在通常意义上的声线，可引入衍射声线概念。 特点 声速显著减小的水层。声线通过负跃层时，声线明显弯曲，声强减弱，对声纳作用距离影响很大。 声道模型 负跃层上方介质声速为 ，下方介质声速为 ，且 ，负跃层较薄。 2、深海负跃层 声线经过负跃层折射后，波阵面展宽，声强减弱。 2、深海负跃层 z c1 r c2 H1 H2 r1 r r2 设声源位于层上方 ，则可求得传播至层下方 水平距离r： 设声源单位立体角的辐射功率为W，则射线声学声强公式为： 2、深海负跃层 若接收点位于负跃层的下方邻近： 若接收点位于负跃层的上方邻近，声线未形成折射： 经跃变层的传播损失为： 2、深海负跃层 声波经过负跃层引起声能损失 当 （相当水温有10℃以上变化）时，声源掠射角 ，则 ；声源掠射角 ，则 。 浅海与深海的划分原则 海底对声传播影响的程度来划分；深海可忽略海洋界面对声传播的影响；浅海的声传播明显受海面和海底边界的影响。 浅海声场 直达声和海底、海面反射声叠加，比深海声场复杂。 3、均匀浅海声场 浅海平均声强 声线经过多次海面、海底反射，考虑海面、海底反射引入的损失，同时也计入海水介质声吸收，引入衰减因子： 3、均匀浅海声场 为海水介质的吸收系数； 为声线对海底或海面的反射次数，对于远距离传播，海底和海面的反射次数近似相等； 为海底反射系数； 为海面反射系数。 平均声强： 3、均匀浅海声场 （1）硬底、声速均匀浅海 3、均匀浅海声场 声速均匀 绝对反射 声线跨度： 平均声强： （2）海底有吸收的均匀浅海 3、均匀浅海声场 海底反射系数： 海底三参数模型中的Q （2）海底有吸收的均匀浅海 3、均匀浅海声场 考虑海底声吸收，海底声速为复数，则可求得： 可由试验数据求得 平均声强： 3/2次方规律衰减 （3）3/2次方衰减率的适用距离 3、均匀浅海声场 掠射角 的最大有效值量级为： 传播简正波的总数： （3）3/2次方衰减率的适用距离 3、均匀浅海声场 根据计算平均声强的要求： 最大距离满足： 3、均匀浅海声场 此时仅有一阶简正波对声场有贡献，利用声场的简正波解可导出声强的衰减规律。经数学推导： （4） 时声强衰减率规律 若考虑海面反射损失，则有： 传播损失 声强随距离衰减平均规律 （1）球面扩展 3、均匀浅海声场 （2）3/2次方衰减率＋介质吸收 （3）柱面扩展＋介质吸收＋界面吸收 传播损失 半经验公式 3、均匀浅海声场 距离参数km 海水深度m 混合层厚度m （1）近距离rR （2）中等距离Rr8R （3）远距离r8R 近场异常衰减dB 海水吸收系数dB/km 浅海衰减系数dB/km 浅海声场的虚源表示 射线理论：将海面和海底的反射声线视为由各自的虚源发出的声线，虚源数目与考虑的声线反射次数有关，数目趋于无穷，则求得浅海总声场。 （1）硬底均匀浅海 假设浅海声速均匀层深为H，海面为平整自由界面，海底为平整硬界面。 3、均匀浅海声场 （1）硬底均匀浅海 3、均匀浅海声场 点源 位于坐标 处，观察点位于坐标 处，归一化的直达波声压： 海底一次反射声线，它由虚源 发射声线，与直达声叠加： （1）硬底均匀浅海 3、均匀浅海声场 前面求得的声压满足下界面条件，但不满足上界面条件。考虑上界面，需引入再两个虚源 和 ： 海底 海面 海面 （1）硬底均匀浅海 3、均匀浅海声场 前面求得的声压满足上界面条件，但不满足下界面条件，恢复下界面对称性，需再叠加两个虚源 和 ： 海底 海面 海面 海底 海底 （1）硬底均匀浅海 3、均匀浅海声场 六点源关于海底界