2007-水聲學(xué)原理試題答案

1、1中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙（首頁(yè)）2006/07 學(xué)年第 2 學(xué)期 試題名稱：水聲學(xué)原理 A共 3 頁(yè)第 1 頁(yè)專業(yè)年級(jí)海洋技術(shù)學(xué)號(hào)一、 選擇題 （36%）姓名授課教師宋志杰 分?jǐn)?shù)F 面各小題中只有一個(gè)表述是正確的。選擇正確答案相應(yīng)的字母填于空格處。1. 艦艇輻射噪聲由三部分組成，其中包括。（2%）A.流噪聲、自噪聲和機(jī)械噪聲。B. 流噪聲、自噪聲和螺旋槳噪聲。2.C.流噪聲、螺旋槳噪聲和機(jī)械噪聲。海洋混響包括。（2%）A.體積混響、本地混響和海面混響。C.體積混響、海底混響和異地混響。D.B.D.自噪聲、機(jī)械噪聲和螺旋槳噪聲。體積混響、海底混響和海面混響。海面混響、海底混響和異地混響。3.兩列

2、同向傳播、聲強(qiáng)均為20dB 且完全相干的一維平面波疊加在一起后，可能的聲強(qiáng)最大值和最小值分別為A. 80 dB 和 40dB。C. 23 dB 和 0dB。4.。 （5%）B. 80 dB 和 0dB。D. 26dB 和-：dB。如右圖所示聲速剖面，聲源位于聲道軸zo=200m 上。海面處 C(0)=1520m/s, 海底處 C(H)=1540m/s, C(z0)=1500m/s。一條自聲源出發(fā)、初始掠角為0）=0.9848的聲線將。 （4%）10ocos( 10A.在聲道軸上方被海面反射、在聲道軸上下方被海底反射。B.在聲道軸上方反轉(zhuǎn)、在聲道軸上下方被海底反射。C.在聲道軸上方被海面反射、在

3、聲道軸上下方反轉(zhuǎn)。D.在聲道軸上方反轉(zhuǎn)、在聲道軸上下方反轉(zhuǎn)。5.平面波入射到兩均勻介質(zhì)分界面上，如右圖所x示。設(shè)滿足在第 2 介質(zhì)中產(chǎn)生非均勻平面波的條件,則非均勻平面波。（4%）23授課 教師宋志杰命題教師或命 題負(fù)責(zé)人簽字院系負(fù)責(zé) 人簽字年 月曰中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙(附頁(yè) 1)2006/07 學(xué)年第 2 學(xué)期試題名稱：水聲學(xué)原理(A)4在水平不變（聲速剖面和海區(qū)深度不隨經(jīng)、緯度變化）的分層海水介質(zhì)中,c（x, y,z）二c（z）。對(duì)于給定號(hào)數(shù)n 的簡(jiǎn)正波，其水平波數(shù)為n、垂直波數(shù)為足。（4%）A. 。n不隨深度變化，kzn也不隨深度變化。B.n不隨深度變化，kzn隨深度變化。C.n隨深度

4、變化，kzn也隨深度變化。D.n隨深度變化，kzn不隨深度變化。47. 波矢量k的某一分量，如kx，為復(fù)數(shù)，表示。（3%）A.沿 x 方向，該列波相位躍變。B.沿 x 方向，該列波振幅衰減。C. 沿 x 方向，該列波同時(shí)存在相位躍變和振幅衰減。D. 沿 x 方向，該列波不存在相位躍變和振幅衰減。8. 目標(biāo)強(qiáng)度可能大于 0。這一現(xiàn)象的數(shù)學(xué)起因是把散射聲強(qiáng)折算到距離聲學(xué)中心造成的。這一現(xiàn)象的物理本質(zhì)是。（4%）A.目標(biāo)的表面積大使得散射截面大，可能引起目標(biāo)強(qiáng)度大于0。B.目標(biāo)的材料不同使得散射截面不同，可能引起目標(biāo)強(qiáng)度大于0。C.目標(biāo)的形狀不同使得散射截面不同，可能引起目標(biāo)強(qiáng)度大于0。D.A.、B

5、.和 C.共同引起目標(biāo)強(qiáng)度可能大于0。9. 在海水中遠(yuǎn)距離處水接收聲脈沖，接收波形的前、后沿（上升時(shí)間、下降時(shí)間）被拉長(zhǎng)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的最可能原因是。（4%）A.多途效應(yīng)。B. 。干涉效應(yīng)。C.多普勒效應(yīng)。A.沿 z 軸反方向傳播，沿x 軸正方向振幅衰減。B. 沿 x 軸正方向傳播，沿x 軸正方向振幅衰減。C. 沿 x 軸正方向傳播，沿z 軸反方向振幅衰減。D. 沿 z 軸反方向傳播，沿z 軸反方向振幅衰減。kzn滿1m 處(4%)6.510.小振幅近似下波動(dòng)方程是線性的。這使得聲場(chǎng)滿足疊加原理。這表明_中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙（附頁(yè) 2）62006/07 學(xué)年第 2 學(xué)期試題名稱：水聲學(xué)原理（

6、A）A.聲強(qiáng)滿足疊加原理。B.聲壓滿足疊加原理。C.聲壓振幅滿足疊加原理。D.質(zhì)點(diǎn)振速振幅滿足疊加原理。二、簡(jiǎn)要回答：（24%）1.平面波由第 1 介質(zhì)入射到兩均勻介質(zhì)分界面上，在第2 介質(zhì)中產(chǎn)生非均勻平面波的必要條件是什么？穿透深度和入射平面波頻率的關(guān)系？2.在計(jì)算水中小氣泡的散射聲場(chǎng)時(shí)，稱小氣泡為空氣彈簧”，為什么?是 3dB， 目標(biāo)端水聽(tīng)器接收到應(yīng)答器信號(hào)與發(fā)射脈沖信號(hào)的聲強(qiáng)差是 標(biāo)強(qiáng)度。 （10%）五、已知靜止?fàn)顟B(tài)下，海水中聲速cw、密度 匚和靜壓力P0，水中氣泡內(nèi)空氣聲速cs、密度 6，氣泡半徑a；等效彈性系數(shù)Km= FRS（2/VO，輻射聲阻Rs、，wS0（ka）2，共振質(zhì)量kaM

7、s二CS。，作用于小氣泡的總壓力F，其中SO和V0分別為靜態(tài)時(shí)小氣泡的表面積和o體積，k =/cw為水中波數(shù)，為熱容比，為激發(fā)力的圓頻率。假設(shè)氣泡振動(dòng)過(guò)程中無(wú)熱損耗，畫(huà)出氣泡振動(dòng)類比電路，并求出氣泡的共振頻率。（15%）3.以均勻硬底淺海聲場(chǎng)中某一 號(hào)簡(jiǎn)正波為例，描述（不討論具 體的解）簡(jiǎn)正波的物理圖象。三、 證明在聲速線性分布層中聲線的軌跡是圓狐。（15%）四、應(yīng)答器法測(cè)量目標(biāo)強(qiáng)度。已知接收端水聽(tīng)器接收到的應(yīng) 答器信號(hào)與目標(biāo)回波的聲強(qiáng)差第四題示意圖應(yīng)答器脈沖n一r入設(shè)脈沖i8d目標(biāo)端水聽(tīng)器接收信號(hào)18dB,求該目標(biāo)的目應(yīng)答器脈沖目標(biāo)回聲t-rdB測(cè)量端水聽(tīng)器接收信號(hào)*7中國(guó)海洋大學(xué)命題專用紙

8、（首頁(yè)）2006/07 學(xué)年第 學(xué)期 試題名稱：水聲學(xué)原理（B）共 2 頁(yè)第 1 頁(yè)專業(yè)年級(jí)海洋技術(shù) 學(xué)號(hào)姓名授課教師宋志杰 分?jǐn)?shù)一、判斷題 （20%）判斷下列各題正確與否，在題后括號(hào)中用或“X”標(biāo)記。1. 聲輻射和接收方向性的物理起因是干涉現(xiàn)象。（）2. 目標(biāo)強(qiáng)度可能為正值的物理起因是折算方法不同。（）3. 由于能量守恒，兩列波疊加后的總聲強(qiáng)為兩列波各自聲強(qiáng)之和。（）4. 波矢量為復(fù)數(shù)描述波傳播中產(chǎn)生的相位躍變。（）5. 海水中混響和目標(biāo)回波都是由海水中不均勻物體散射引起的。（）6. 多普勒頻移由目標(biāo)和接收載體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起。因此，聲傳播的頻率也由發(fā)射頻率及目標(biāo)和接收載體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確定。（）

9、7. 潛艇回波中有多“亮點(diǎn)”存在。這對(duì)應(yīng)著潛艇較為復(fù)雜的外形結(jié)構(gòu)。（）8. 匯聚區(qū)起因于不同途徑傳播聲線的同相位疊加，即干涉效應(yīng)。（）9. 海面混響起因于海面的不平整。（）10. 反射系數(shù)為復(fù)數(shù)表示第二介質(zhì)對(duì)入射聲波有吸收作用。（）二、 簡(jiǎn)要回答：（20%）1. 在表面聲道中，接收到的聲脈沖信號(hào)波形會(huì)產(chǎn)生上升時(shí)間拉長(zhǎng)而下降時(shí)間很短的現(xiàn)象。簡(jiǎn)要解釋這一現(xiàn)象。2. 主動(dòng)聲納檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)近距離的目標(biāo)時(shí)，背景主要是混響；檢測(cè)較遠(yuǎn)距離目標(biāo)時(shí)，背景主要是噪聲。根據(jù)聲納方程解釋這一現(xiàn)象。3. 為什么低頻近似條件下，小球的散射聲場(chǎng)主要集中在前幾階？4. 潛艇的目標(biāo)強(qiáng)度呈蝴蝶形狀。解釋這一現(xiàn)象。三、 分析均勻

10、海水介質(zhì)中臨近海面點(diǎn)源聲場(chǎng)的距離特性。（20%）四、 證明水中小氣泡的回復(fù)力可類比于彈簧。（15%）五、 已知在剛性小球（ka輕：1,低頻近似）條件下低階散射起主要作用。只考慮前兩a1.丁階，散射聲壓為Ps：-P0exp j（ t - kr）一b0e2p）（cosr）p（cos R，其中F0（cos日）=1, R（cos） =cos日,b0吒（ka腫,b,（ka）,k=/c為水中波數(shù)，為3 j2圓頻率，F(xiàn)0為入射平面波聲壓幅值。求剛性小球的目標(biāo)強(qiáng)度。（25%）*368授課 教師宋志杰命題教師或命 題負(fù)責(zé)人簽字院系負(fù)責(zé) 人簽字年 月曰水聲學(xué)原理課程試題 A 答案選擇題1 C. 2 B. 3 D.

11、 4 C. 5 C. 6 B. 7 B. 8 D. 9 A. 10 B.二、簡(jiǎn)答1 要點(diǎn)：C2C1 且入射角大于臨界角；穿透深度隨頻率增加而減小 2 要點(diǎn)：恢復(fù)力形式和彈簧一致。3 要點(diǎn)：垂直方向駐波，水平方向行波。三、 證明利用聲速線性分布和 Snell 定律出射線軌跡滿足圓方程或曲率為常數(shù)四、解：TS=18-3=15dB五、畫(huà)出等效電路。 利用運(yùn)動(dòng)方程推出共振頻率=丄）娶2計(jì)Pw水聲學(xué)原理課程試題 B 答案一、判斷題1V. 2X. 3X. 4X. 5 / 6x. 7V. 8V9x. 10V.二、簡(jiǎn)答1 要點(diǎn)：上升時(shí)間長(zhǎng)是因?yàn)槎嗤拘?yīng)引起；靠近表面?zhèn)鞑サ穆暰€傳播速度最慢切聲線密 度最大對(duì)應(yīng)著接收曲線最大值，之后不再有聲線到達(dá)，接收曲線突然下降。2 要點(diǎn)：聲納接收信號(hào)的干擾噪聲是噪聲和混響貢獻(xiàn)之和。 混響隨距離雙程衰減，