水声学原理试题+答案[精品].doc

《水声学原理》课程考试题（A卷） 一、填空题（15%） 1. 声阻抗率是单位表面（或体积）产生单位质点振速所需要的 。 2. 潜艇的目标强度随角度的变化规律呈 形状。 3. 用描述高、低频近似，为波数，为空间尺度，高频近似和低频近似分别可以表示为 和 。 4. 根据辐射噪声产生的来源不同，辐射噪声可分为 、 和 三类。 5. 气泡可称作空气弹簧，是因为其 和弹簧一致。 6. 目标强度可能为正的物理原因是 。 7. 表面声道中，跨度较大的声线平均水平传播速度较 。 8. 复数声反射系数的模表示反射声波与入射声波的 之比，幅角表示反射声波与入射声波的 之差。 二、简答题（35%） 1. 简述复阻抗率的物理意义。（7%） 2. 利用简正波表示，简要解释相干能量和非相干能量。（7%） 3. 利用刚性小球的散射理论，简要解释晴朗天空呈蓝色、早晚天空呈红色的现象。（7%） 4. 利用散射场可以视作二次辐射计算的方法，简要叙述计算海水中气泡散射声场的步骤。（14%） 三、证明题（20%） 气泡内的气体是理想气体，气泡振动时声辐射过程是绝热过程，证明：气泡振动的恢复力和弹簧恢复力形式一致。 四、计算题（30%） 1. 一单频小球源以10瓦的功率向自由空间辐射频率为1000Hz的简谐球面波，求离开声源中心2米处的声压幅值、质点径向速度（振速）幅值和声强。（15%） 2. 均匀硬底浅海中，海水中声速为1500m/s，海深为100米。求频率为1.5kHz时第一号简正波的水平波数。（15%） 《水声学原理》课程考试题（A卷参考答案） 一、填空 1. 声压。2. 蝴蝶。3. 。4. 机械噪声、螺旋桨噪声和流噪声。5. 恢复力形式。6. 散射截面大。7. 快。8. 振幅、相位。 二、简答 1. 要点：⑴ 从定义看，声阻抗是复数表示声压与质点振速相位不一致。这使得介质中的声强（损耗在介质中的声强）小于平面波声强，这部分损耗声强对应着声阻抗的实部。⑵由于声压与质点振速相位不一致，引起了声强转变为其它形式的能量（功率）。 2. 要点： ⑴ 各号简正波的能量为非相干能量。⑵ 不同号数简正波之间的耦合能量为相干能量。 3. 要点：⑴ 说明刚性小球散射能量正比于频率4次方。⑵说明晴天小颗粒散射起主要作用，天空呈蓝色。⑶ 说明早晚天空水蒸气多，高频吸收强，因此低频散射占优势，天空呈红色。 4. 要点：⑴ 利用波动方程求解散射场的通解。⑵把入射波利用勒让德函数展开。⑶ 由边界条件确定散射场中的待定系数，并最终确定散射场。 三、证明： 气泡内气体满足绝热状态方程： 微分得：。 而：，所以，,其中，。 而恢复力和弹簧恢复力形式一致。得证。 四、计算题 1. 解： 单频小球源辐射声场为球面波：声压，质点振速。 计算得声强：。 由题意知：小球辐射功率为（瓦） 所以： 离球中心2米处声强为。 声压振幅 。 质点振速 。 2. 解： ，，水平波数：。 《水声学原理》课程考试题（B卷） 一、填空题（15%） 1. 深海声道中，初始掠角较大的声线跨度 。 2. 刚性大球的目标强度是 。 3. 复数声反射系数的模表示反射声波与入射声波的 之比，幅角表示反射声波与入射声波的 之差。 4. 海洋混响可分为 、 和 三类。 5. 潜艇目标特性可形象地用 形描述。 6. 影响海水中声速变化的三个主要因素是 、 和 。 7. 舰艇辐射噪声由 、 和 三部分构成。 8. 用描述高、低频近似，为波数，为空间尺度，高频近似和低频近似分别可以表示为 和 。 二、简答题（35%） 1. 简要解释非均匀平面波现象。（7%） 2. 简要解释汇聚区现象。（7%） 3. 简要解释表面声道中接收脉冲信号时上升时间拉长的原因。（7%） 4. 利用散射场可以视作二次辐射计算的方法，简要叙述计算海水中气泡散射声场的步骤。（14%） 三、证明题（20%） 证明：在线性分层介质中，声线的轨迹是圆弧。 四、计算题（30%） 1. 一单频小球源以10瓦的功率向自由空间辐射频率为1000Hz的简谐球面波，求离开声源中心2米处的声压幅值、质点径向速度（振速）幅值和声强。（15%） 2. 已知均匀硬底浅海声场简正波波数的垂直分量