水声学基础第二章..教程文件.ppt

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1、水声学基础第二章..内容提要海水中的声速海水中的声吸收海底海面海面的声反射及对声传播影响海洋内部的不均匀性2.1海水中的声速1、声速海洋中的重要声学参数，也是海洋中声传播的基本物理参数。海洋中声波为弹性纵波，声速为：声速经验公式上式适用范围：-3℃

2、压力；1℃＝（1oF-32）5/9。2.1海水中的声速2.1海水中的声速声速的数值变化虽然微小，但它对长距离传播声线的分布、射程、传播时间等量的影响很大，因此需要有准确的声速数值。精确计算声速有什么意义？乌德公式2.1海水中的声速P的单位是大气压。2.1海水中的声速2、声速测量测量仪器设备：温度深度记录仪和声速仪。温度深度记录仪：通过热敏探头测量水中温度，同时通过压力传感器给出深度信息，可以转换给出声速。2.1海水中的声速声速仪是声学装置：声循环原理工作：前一个脉冲到达接收器，触发后一个脉冲从发射器发出，记录每秒钟脉冲的发射次数f，发射器和接收

3、器的距离L已知。声速：c=fL。2、声速测量2.1海水中的声速3、海洋中声速变化海洋中声速的垂直分层性质和声速梯度垂直分层性质：实测海洋等温线和等盐度线几乎是水平平行的，也就是说，声速近似为水平分层变化。2.1海水中的声速海洋中声速的垂直分层性质和声速梯度声速梯度：根据乌德公式声速梯度2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构典型深海声速剖面：温度分布“三层结构”：（1）表面层（表面等温层或混合层）：海洋表面受到阳光照射，水温较高，但又受到风雨搅拌作用。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构典型深海声速剖面：（2）季节跃变层：在表面层之下，特征是负

4、温度梯度或负声速梯度，此梯度随季节而异。夏、秋季节，跃变层明显；冬、春（北冰洋）季节，跃变层与表面层合并在一起。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构典型深海声速剖面：（3）主跃变层：温度随深度巨变的层，特征是负的温度梯度或负声速梯度，季节对它的影响微弱。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构典型深海声速剖面：（4）深海等温层：在深海内部，水温比较低而且稳定，特征是正声速梯度。在主跃变层（负）和深海等温层（正）之间，有一声速极小值。2.1海水中的声速请解释一下深海声速梯度分布？2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构温度的季节变化、日变化和纬度变

5、化：（1）季节变化：百慕大海区温度随月份的变化情况，夏季既有表面等温层，又有表面负梯度层；冬季有很深的表面混合层。季节变化对海洋深处的温度影响较小。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构温度的季节变化、日变化和纬度变化：（2）日变化：高风速：中午表面温度受高风速的作用，出现明显的混合层。低风速：表面呈现负温度梯度，在早晨可能出现正温度梯度。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构温度的季节变化、日变化和纬度变化：温度的季节变化和日变化主要发生在海洋上层。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构温度的季节变化、日变化和纬度变化：（３）纬度变化在低纬度

6、海域，主跃变层的深度较深。在高纬度海域，声速正梯度一直延伸到接近海洋表面。2.1海水中的声速海洋中声速的基本结构浅海声速剖面：浅海声速剖面分布具有明显的季节特征。在冬季，大多属于等温层的声速剖面，夏季为负跃变层声速梯度剖面。2.1海水中的声速海水温度起伏变化描述海洋声速变化粗略近似：将温度和声速看成不随时间变化，只随深度变化；等温层是宏观而言，微观而言温度随时间起伏变化。温度起伏在下午和靠近海面最大。温度起伏原因多种多样：湍流、海面波浪、涡旋和海中内波等因素。2.1海水中的声速声速描述在水声学中，经常将声速表示成为确定性的声速垂直分布与随机不均

7、匀声速起伏的线性组合：特点：在某一深度处有一声速最小值。声速垂直分布分类深海声道声速分布：2.1海水中的声速特点：在某一深度处有一声速极大值。形成原因：在秋冬季节，水面温度较低，加上风浪搅拌，海表面层温度均匀分布，在层内形成正声速梯度分布。声速垂直分布分类表面声道声速分布：2.1海水中的声速特点：声速随深度单调下降。形成原因：海洋上部的海水受到太阳强烈照射的结果。声速垂直分布分类反声道声速分布：2.1海水中的声速特点：声速随深度单调下降。形成原因：海洋上部的海水受到太阳强烈照射的结果。声速垂直分布分类浅海常见声速分布：2.1海水中的声速反声道声

8、速分布与浅海常见声速分布有何不同？2.2海水中的声吸收1、传播损失概述声波传播的强度衰减（传播损失）原因：（1）扩展损失（几何衰减）：声波波阵面在传播