西北工業(yè)大學(xué)2008至第一學(xué)期聲納原理期末考試試題A

1、西北工業(yè)大學(xué)2008至2009學(xué)年第一學(xué)期聲納原理期末考試試題A誠信保證本人知曉我?？紙鲆?guī)則和違紀(jì)處分條例的有關(guān)規(guī)定，保證遵守考場規(guī)則，誠實做人。                                     本人簽字：

2、            編號：         西北工業(yè)大學(xué)考試試題（卷）2008 2009 學(xué)年第 一 學(xué)期開課學(xué)院  航海學(xué)院           課程   聲納原理    &

3、#160; 學(xué)時 48 考試日期 2008年12月5日      考試時間 2  小時    考試形式（閉）（A）卷題號一二三四五六七總分得分考生班級學(xué)號姓名1（10分）給出被動聲納方程，解釋聲納方程中各項參數(shù)的物理意義，并畫出被動聲納的基本原理框圖。2（15分）設(shè)有一部拖曳式線列陣聲納，采用的水聽器陣列由64個無指向性陣元構(gòu)成，陣元等間距分布，間距為0.75米（考慮聲速為1500m/s）。（a）求當(dāng)該聲納工作在100Hz、2

4、00Hz、500Hz、1kHz和1.5kHz時該聲納基陣的指向性指數(shù)DI。（10分）（b）在該聲納的水聽器陣列遠(yuǎn)場垂直于該陣列的方向上，有一個潛艇目標(biāo)的輻射噪聲譜級在1kHz時為110dB。潛艇輻射噪聲傳播到聲納陣列時的傳播損失是85dB，本地噪聲為譜級76dB的平坦譜。水聽器陣列接收到該潛艇輻射噪聲后，進(jìn)行常規(guī)波束形成（假設(shè)波束指向方向正對目標(biāo)方向）。試求波束輸出在1kHz上的信噪比。（5分）3（20分）假設(shè)一個由N陣元組成的均勻分布直線陣，陣元間距為d，各陣元接收靈敏度相同?，F(xiàn)有位于該直線陣遠(yuǎn)場的聲源，入射到該陣列時可以看作平面波，且入射方向為，并設(shè)該陣列第0個陣元接收到的信號為。注：1.

5、 命題紙上一般不留答題位置，試題請用小四、宋體打印且不出框。2. 命題教師和審題教師姓名應(yīng)在試卷存檔時填寫。          共2頁第1頁西北工業(yè)大學(xué)命題專用紙（a）試推導(dǎo)該陣列各陣元接收信號直接相加后的輸出信號表達(dá)式。（10分）（b）寫出N元直線陣波束圖表達(dá)式。（3分）（c）畫出N4和N5時的波束圖（橫坐標(biāo)區(qū)域?。?，要求標(biāo)出零點對應(yīng)的角度位置。（7分）4（10分）設(shè)人耳能分辨聲強(qiáng)的相對變化量為?，F(xiàn)用一個間距為0.75米，工作于1.5kHz的20元線陣（收發(fā)共用）進(jìn)行最大值

6、定向。（a）分析在主動探測情況下的定向精度。（5分）（b）如果采用被動方式定向，分析定向精度。（5分）5（15分）利用一個單波束聲納測本艦航速，波束俯角為。設(shè)發(fā)射信號頻率為，水中聲速為。若波束前向發(fā)射，測得多普勒頻移為，求船的水平速度（無縱傾和上下起伏，采用簡化公式）。若有縱傾角（無上下起伏），則在不修正的情況下，會帶來測速誤差（10分）若用兩個俯角為的波束同時發(fā)射，縱傾角（無上下起伏），測速誤差（5分）6（30分）信號的模糊函數(shù)定義為（a）試推導(dǎo)單頻矩形脈沖信號     的頻譜函數(shù)和模糊函數(shù)。（10分）（b）求出固有時間分辨力和固有頻移分辨力

7、的表達(dá)式。（10分）（c）若有一部采用上述信號為發(fā)射信號的主動聲納，為了分辨同一方向相距為20m的兩個靜止點目標(biāo)，對發(fā)射信號脈沖寬度的要求是什么？（10分）教務(wù)處印制            共2頁第2頁西北工業(yè)大學(xué)聲納原理課程20082009學(xué)年第一學(xué)期期末考試標(biāo)準(zhǔn)答案和評分標(biāo)準(zhǔn)（A卷）1（10分） 解：被動聲納方程：SL-TL-(NL-DI)=DTSL是噪聲源輻射聲源級；TL為傳播損失，定量的描述了聲波傳播一定距離后聲強(qiáng)度的衰減的變化；NL為噪聲級，是用于度量環(huán)境噪聲強(qiáng)弱的

8、一個量；DI為接收指向性指數(shù)，即；DT為檢測閾，即被動聲納原理工作框圖2（15分）解：已知   應(yīng)用范圍故（a）                        （b）在1kHz時，潛艇的輻射噪聲級為110dB，傳播損失為85dB，本地噪聲級為76dB，故波束輸出時，故3（20分） 解：由題知其中， 則 

9、60;若對的幅度歸一化，可得指向性函數(shù)：N=4 和N=5時的波束圖零點位置：N=4時             N=5時4（10分）解：主動探測時，則  當(dāng)時，因為 則  則故  被動探測時，則 則 故 5（15分）解：單波束前向發(fā)射時， ，則  （5分）當(dāng)有縱傾角時，則 則   （5分）雙波束同時向前后發(fā)射時，則 當(dāng)有縱傾角時，則  ，則  則   （5分）6（30分）解：（a）令信號的幅度為1，模糊函數(shù)為當(dāng)時，單頻矩形脈沖的模糊函數(shù)為故綜上可得單頻矩形脈沖的模糊函數(shù)為（5分）頻譜函數(shù)為（需要有推導(dǎo)過程）（5分）（b）模糊度圖與時延軸兩個交點間的時延差定義為信號的固有的時延分辨力。取=0的截面有  當(dāng)時，解得 （5分）模糊度圖與頻移軸兩個交點間的頻移差定義為