水聲測(cè)量技術(shù)課程設(shè)計(jì).doc

水聲測(cè)量技術(shù)課程設(shè)計(jì)海洋技術(shù)08孔詩(shī)元08021401061、設(shè)計(jì)目的利用聲納方程式的各項(xiàng)參量分析，計(jì)算魚(yú)探儀在不同聲學(xué)和目標(biāo)條件下的有效作用圍。討論在給定條件下，適合的聲學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)，達(dá)到根據(jù)不同對(duì)象和條件進(jìn)行聲學(xué)探測(cè)儀設(shè)計(jì)的目的。2、設(shè)計(jì)方法2.1設(shè)計(jì)原理：2.1.1 聲納方程式描述 基本公式（分貝單位） SL-2TL+TS-NL+DI=DT 回聲信號(hào)級(jí)：EL = SL-2TL+TS 信噪比：EL-(NL-DI)=DT 計(jì)算不同TS，SL條件下的最大作用距離（包含在TL內(nèi)，TL=20logr+r） 回波的入射聲壓（回聲信號(hào)級(jí)EL的聲壓線性值單位）可以表示為： (1) 給定電功率、聲學(xué)阻抗、等條件下的聲源級(jí)聲壓為： (2) 圓形換能器的指向性函數(shù)近似為： (3) 圓形換能器的指向性指數(shù)近似為： (4) 2.1.2 噪聲的聲壓 噪聲的入射聲壓： (5) 噪聲級(jí) (6) Np02為1Hz對(duì)應(yīng)的噪聲譜級(jí)，調(diào)查時(shí)航船噪聲為主，220噸11節(jié)航向的鋼船， 20logNp0 = 145dB 。 f為工作頻率，f為帶寬，一般是f的5%。 2.1.3 信噪比公式 （1）式和（5）式的比為信號(hào)與噪聲的比 (7)2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 工作頻率，功率，換能器半徑，噪聲譜，吸收系數(shù)，TS，密度，聲速（假定值） f = 38 70 120 200 ； %kHz W1= 2000 1000 500 300 ； %W a1 = 0.16 0.10 0.05 0.03; %m alpha=0.01 0.018 0.026 0.04; %dB/m TS=-30 -40 -50 -70; %dB SNR=20; % dB theta=-80: 0.5: 80 % deg c=1500m/s, =1.04kg/m3 =0.5 2.3 計(jì)算方法 1滿足（7）式對(duì)應(yīng)的角度所對(duì)應(yīng)的r值，即進(jìn)行解非線性方程運(yùn)算。 2使用Matlab的函數(shù)fzero解非線性方程。 3對(duì)應(yīng)不同條件進(jìn)行分類循環(huán)運(yùn)算 頻率、功率、換能器半徑、吸收系數(shù) 為4組對(duì)應(yīng)關(guān)系 （4次循環(huán)） 不同TS為4組（4次循環(huán)） 以上兩組進(jìn)行嵌套循環(huán) 4將計(jì)算的結(jié)果（、r）進(jìn)行直角坐標(biāo)（x，y）轉(zhuǎn)換后，使用subplot 和plot函數(shù)3、設(shè)計(jì)結(jié)果：4、討論：4.1指向性低頻高功率的換能器探測(cè)的距離較遠(yuǎn)。目標(biāo)強(qiáng)度越小，能探測(cè)到的距離越短。4.2選取換能器魚(yú)體長(zhǎng)度和TS的關(guān)系為： 有鰾魚(yú)類： TS=20Lcm-66 【dB】 無(wú)鰾魚(yú)類： TS=20Lcm-78 【dB】在給定的目標(biāo)強(qiáng)度下TS=【-30 -40 -50 -70】 【dB/m】對(duì)應(yīng)的頻率f =【38 70 120 200】 【kHz】 功率 W=【2000 1000 500 300】 【W(wǎng)】換能器半徑 a= 【0.16 0.10 0.05 0.03】 【m】吸收系數(shù) =【0.01 0.018 0.026 0.04】 【dB/m】魚(yú)的體長(zhǎng)值有鰾魚(yú)類： -30=20L1cm-66； L1=63.96cm； -40=20L2cm-66 L2=19.95cm； -50=20L3cm-66 L3=6.31cm； -70=20L4cm-66 L4=0.63cm； 無(wú)鰾魚(yú)類： -30=20L1cm-78； L1=251.19cm； -40=20L2cm-78 L2=79.43cm； -50=20L3cm-78 L3=25.19cm -70=20L4cm-78 L4=2.51cm大麻哈魚(yú)：有魚(yú)鰾，體長(zhǎng)一般為53-81cm分布在北太平洋的東西岸。中國(guó)以烏蘇里江、黑龍江、松花江最多。門江、密江嫩江、牡丹江以及臺(tái)灣省得大甲溪也有分布可用f=200kHZ w=300W a=0.03m =0.04dB/m的換能器探測(cè)。紋縞蝦虎魚(yú)：有魚(yú)鰾，體長(zhǎng)410cm生活于河口咸淡水水域及近岸淺水處。退潮后常棲息于海灘上殘存的水洼及巖石間隙的水中，也進(jìn)入江河下游淡水區(qū)甚或在水庫(kù)及河流上游的小溪中生活。分布于中國(guó)沿海;朝鮮、日本?？捎胒=200kHZ w=300W a=0.03m =0.04dB/m的換能器探測(cè)。扁頭哈那鯊無(wú)魚(yú)鰾，魚(yú)體長(zhǎng)23米，分布于地中海、印度洋及太平洋西北部各