声纳原理试题－A卷.doc

诚信保证 本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。 本人签字： 编号： 西北工业大学考试试题（卷） 2008 －2009 学年第 一 学期 开课学院 航海学院 课程 声纳原理 学时 48 考试日期 2008年12月5日 考试时间 2 小时 考试形式（闭）（A）卷 题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分 考生班级 学　号 姓　名 1．（10分）给出被动声纳方程，解释声纳方程中各项参数的物理意义，并画出被动声纳的基本原理框图。 2．（15分）设有一部拖曳式线列阵声纳，采用的水听器阵列由64个无指向性阵元构成，阵元等间距分布，间距为0.75米（考虑声速为1500m/s）。 （a）求当该声纳工作在100Hz、200Hz、500Hz、1kHz和1.5kHz时该声纳基阵的指向性指数DI。（10分） （b）在该声纳的水听器阵列远场垂直于该阵列的方向上，有一个潜艇目标的辐射噪声谱级在1kHz时为110dB。潜艇辐射噪声传播到声纳阵列时的传播损失是85dB，本地噪声为谱级76dB的平坦谱。水听器阵列接收到该潜艇辐射噪声后，进行常规波束形成（假设波束指向方向正对目标方向）。试求波束输出在1kHz上的信噪比。（5分） 3．（20分）假设一个由N阵元组成的均匀分布直线阵，阵元间距为d，各阵元接收灵敏度相同。现有位于该直线阵远场的声源，入射到该阵列时可以看作平面波，且入射方向为，并设该阵列第0个阵元接收到的信号为。 注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。 　　2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。 　　　　　共2页　　第1页 西北工业大学命题专用纸 （a）试推导该阵列各阵元接收信号直接相加后的输出信号表达式。（10分） （b）写出N元直线阵波束图表达式。（3分） （c）画出N＝4和N＝5时的波束图（横坐标区域取），要求标出零点对应的角度位置。（7分） 4．（10分）设人耳能分辨声强的相对变化量为。现用一个间距为0.75米，工作于1.5kHz的20元线阵（收发共用）进行最大值定向。 （a）分析在主动探测情况下的定向精度。（5分） （b）如果采用被动方式定向，分析定向精度。（5分） 5．（15分）利用一个单波束声纳测本舰航速，波束俯角为。设发射信号频率为，水中声速为。若波束前向发射，测得多普勒频移为，求船的水平速度（无纵倾和上下起伏，采用简化公式）。若有纵倾角（无上下起伏），则在不修正的情况下，会带来测速误差（10分）若用两个俯角为的波束同时发射，纵倾角（无上下起伏），，测速误差（5分） 6．（30分）信号的模糊函数定义为 （a）试推导单频矩形脉冲信号 的频谱函数和模糊函数。（10分） （b）求出固有时间分辨力和固有频移分辨力的表达式。（10分） （c）若有一部采用上述信号为发射信号的主动声纳，为了分辨同一方向相距为20m的两个静止点目标，对发射信号脉冲宽度的要求是什么？（10分） 教务处印制 《声纳原理》课程2008－2009学年第一学期 期末考试标准答案和评分标准（A卷） 1（10分） 解： 被动声纳方程：SL-TL-(NL-DI)=DT SL是噪声源辐射声源级； TL为传播损失，定量的描述了声波传播一定距离后声强度的衰减的变化； NL为噪声级，是用于度量环境噪声强弱的一个量； DI为接收指向性指数，即； DT为检测阈，即 被动声纳原理工作框图 2（15分） 解： 已知 应用范围 故（a） （b）在1kHz时，潜艇的辐射噪声级为110dB，传播损失为85dB，本地噪声级为76dB，故波束输出时，故 3（20分） 解：由题知 其中， 则 若对的幅度归一化，可得指向性函数： N=4 和N=5时的波束图 零点位置：N=4时 N=5时 4（10分）解：主动探测时，，， 则 当时， 因为 则 则 故 被动探测时， 则 则 故 5（15分）解： 单波束前向发射时， ，则 （5分） 当有纵倾角时，，则 则 （5分） 双波束同时向前后发射时，则 当有纵倾角时，， 则 ， 则 则 （5分） 6（30分）解： （a）令信号的幅度为1，模糊函数为 当时， 单频矩形脉冲的模糊函数为 故综上可得单频矩形脉冲的模糊函数为（5分） 频谱函数为（需要有推导过程）（5分） （b）模糊度图与时延轴两个交点间的