2022-水聲學原理試題答案

中國海洋大學命題專用紙(首頁)

2022/07學年第2學期試題名稱：水聲學原理A共3頁第1頁

專業(yè)年級海洋技術(shù)學號姓名授課教師宋志杰分數(shù)

一、選擇題(36%)

F面各小題中惟獨一個表述是正確的。選擇正確答案相應的字母填于空格處。

1.艦艇輻射噪聲由三部份組成，其中包括o(2%)

A.流噪聲、自噪聲和機械噪聲。B.流噪聲、自噪聲和螺旋槳噪聲。

C.流噪聲、螺旋槳噪聲和機械噪聲。D.自噪聲、機械噪聲和螺旋槳噪聲。

2.海洋混響包括。(2%)

A.體積混響、本地混響和海面混響。B.體積混響、海底混響和海面混響。

C.體積混響、海底混響和異地混響。D.海面混響、海底混響和異地混響。

3.兩列同向傳播、聲強均為20dB且徹底相干的一維平面波疊加在一起后，可能的聲強

最大值和最小值分別為(5%)

A.80dB和40dB。B.80dB和OdB。

C.23dB和OdB。D.26dB和-：：

4.如右圖所示聲速剖面，聲源位丁道。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10o[cos(10

0)=0.98481的聲線將o(4%)

A.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

示。設(shè)滿足在第2介質(zhì)中產(chǎn)生非均勻平面波的條件,

1

宋志杰

授課教命題教師或者命院系負責人

師題負責人簽簽字

年月日

中國海洋大學命題專用紙(附頁1)

2322/07學年第2學期試題名稱：水聲學原理(A)

2

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。

6.

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).對于給定號數(shù)n的簡正波,其水

平波數(shù)為人垂直波數(shù)為

足。(4%)

A.on不隨深度變化，kzn也不隨深度變化。

B.n不隨深度變化,k2n隨深度變化。

C.n隨深度變化，kzn也隨深度變化。

D.「隨深度變化，kzn不隨深度變化。

4

7.波矢量k的某一分量，如K,為復數(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.

沿方向，該列波同時存在相位躍變和振幅衰減。

C.x1m處

D.沿x方向，該列波不存在相位躍變和振幅衰減。

8.目標強度可能大于0。這一現(xiàn)象的數(shù)學起因是把散射聲強折算到距離聲學中心

造成的。這一現(xiàn)象的物理本質(zhì)是。(4%)

A.目標的表面積大使得散射截面大，可能引起目標強度大于0。

B.目標的材料不同使得散射截面不同，可能引起目標強度大于0。

C.目標的形狀不同使得散射截面不同，可能引起目標強度大于0。

D.A.、B.和C.共同引起目標強度可能大于0。

9.在海水中遠距離處水接收聲脈沖，接收波形的前、后沿(上升時間、下降時間)被拉

長。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的最可能原因是。(4%)

A.多途效應。

(4%)

B.。干涉效應。

C.多普勒效應。

3

10.小振幅近似下波動方程是線性的。這使得聲場滿足疊加原理。這表明

中國海洋大學命題專用紙（附頁2）

4

2022/07學年第2學期試題名稱：水聲學原理(A)

A聲強滿足疊加原理。

B.聲壓滿足疊加原理。

C.聲壓振幅滿足疊加原理。

D.質(zhì)點振速振幅滿足疊加原理。

二、簡要回答：(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？

在計算水中小氣泡的散射聲場時,

3.以均勻硬底淺海聲場中某一號

簡正波為例，描述(不討論具體的

應答器脈H

解)簡正波的物理圖象。

入設(shè)脈沖

三、證明在聲速線性分布層中聲r

線的軌跡是圓狐。(15%)_TTJ-C

目標端水聽器接收信號

四、應答器法測量目標強度。已

知接收端水聽器接收到的應答器第四題示意圖

信號與目標回波的聲強差

稱小氣泡為一空氣彈簧"，為什么？

是3dB,目標端水聽器接收到應答器信號與發(fā)射脈沖信號的聲強差是標強度。(10%)18dB,求該目標的目

五、已知靜止狀態(tài)下，海水中聲速5、密度匚和靜壓力Po,水中氣泡內(nèi)空氣聲速Cs、密

度6,氣彈徑a，?零陰鞭橙Km=FRS*矗濟，輻駿，沖Rs、，5(ka)蟠相

一t---rdB

ka

Ms-'CS.,作用于小氣泡的總壓力F,其中S。和V。分別為靜態(tài)時小氣泡的表面積和

O測量端水聽器接收信號

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)氣泡振動過程中無

熱損耗，畫出氣泡振動類比電路，并求出氣泡的共振頻率。(15%)

5

中國海洋大學命題專用紙（首頁）

2022/07學年第學期試題名稱：水聲學原理（B）共2頁第1

頁

專業(yè)年級海洋技術(shù)學號姓名授課教師宋志杰分數(shù)

一、判斷題（20%）

1.聲幅射和接收方向性的物理起因是干涉現(xiàn)象。0

2.目標強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為兩列波各自聲強之和。（）

4.波矢量為復數(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.多普勒頻移由目標和接收載體的相對運動引起。因此，聲傳播的頻率也由發(fā)射頻率及

目標和接收載體的相對運動確定。（）

7.潛艇回波中有多"亮點"存在，這對應著潛艇較為復雜的外形結(jié)構(gòu)。（）

8.匯聚區(qū)起因于不同途徑傳播聲淺的同相位疊加，即干涉效應。（）

9.海面混響起因于海面的不平整。0

10.反射系數(shù)為復數(shù)表示第二介質(zhì)對入射聲波有吸收作用。（）

二、簡要回笞：（20%）

1.在表面聲道中，接收到的聲脈沖信號波形會產(chǎn)生上升時間拉長而下降時間很短的現(xiàn)

象。簡要解釋這一現(xiàn)象。

2.主動聲納檢測信號，檢測近距離的目標時，背景主要是混響；檢測較遠距離目標時，

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，小球的散射聲場主要集中在前幾階？

4.潛艇的目標強度呈胡蝶形狀。解釋這一現(xiàn)象。

三、分析均勻海水介質(zhì)中臨近海面點源聲場的距離特性。（20%）

四、證明水中小氣泡的回復力可類比于彈簧。（15%）

五、已知在剛性小球（ka觸：L低頻近似）條件下低階散射起主要作用。只考慮前兩

a1—\z

階，散射/聲壓為Jj（t-kr）］一一［bw）ep［（ssr）仃SosR］,其

+廣0（cos日v=1,R（COSA=cos日,b2o吒，2『丁而：匕比為水中波數(shù)，⑷為3j

圓頻率，F(xiàn)0為入射平面波聲壓幅值。求剛性小球的目標強度。（25%）

6

宋志杰

授課教命題教師或者命題院系負責人

師負責人簽字簽字

年月日

《水聲學原理》課程試題A

選擇題

10.2B.3D.4C.5C.6B.7B.8D.9A.10B.

二、簡答

1要點：C2>C1且入射角大于臨界角；穿透深度隨頻率增加而減小2要點：恢復力形式^彈簧

3要點：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者曲率為常數(shù)

四、解：TS=18-3=15dB

五