2007-水声学原理试题答案

1、1中国海洋大学命题专用纸（首页）2006/07 学年第 2 学期 试题名称：水声学原理 A共 3 页第 1 页专业年级海洋技术学号一、 选择题 （36%）姓名授课教师宋志杰 分数F 面各小题中只有一个表述是正确的。选择正确答案相应的字母填于空格处。1. 舰艇辐射噪声由三部分组成，其中包括。（2%）A.流噪声、自噪声和机械噪声。B. 流噪声、自噪声和螺旋桨噪声。2.C.流噪声、螺旋桨噪声和机械噪声。海洋混响包括。（2%）A.体积混响、本地混响和海面混响。C.体积混响、海底混响和异地混响。D.B.D.自噪声、机械噪声和螺旋桨噪声。体积混响、海底混响和海面混响。海面混响、海底混响和异地混响。3.两列

2、同向传播、声强均为20dB 且完全相干的一维平面波叠加在一起后，可能的声强最大值和最小值分别为A. 80 dB 和 40dB。C. 23 dB 和 0dB。4.。 （5%）B. 80 dB 和 0dB。D. 26dB 和-：dB。如右图所示声速剖面，声源位于声道轴zo=200m 上。海面处 C(0)=1520m/s, 海底处 C(H)=1540m/s, C(z0)=1500m/s。一条自声源出发、初始掠角为0）=0.9848的声线将。 （4%）10ocos( 10A.在声道轴上方被海面反射、在声道轴上下方被海底反射。B.在声道轴上方反转、在声道轴上下方被海底反射。C.在声道轴上方被海面反射、在

3、声道轴上下方反转。D.在声道轴上方反转、在声道轴上下方反转。5.平面波入射到两均匀介质分界面上，如右图所x示。设满足在第 2 介质中产生非均匀平面波的条件,则非均匀平面波。（4%）23授课 教师宋志杰命题教师或命 题负责人签字院系负责 人签字年 月曰中国海洋大学命题专用纸(附页 1)2006/07 学年第 2 学期试题名称：水声学原理(A)4在水平不变（声速剖面和海区深度不随经、纬度变化）的分层海水介质中,c（x, y,z）二c（z）。对于给定号数n 的简正波，其水平波数为n、垂直波数为足。（4%）A. 。n不随深度变化，kzn也不随深度变化。B.n不随深度变化，kzn随深度变化。C.n随深度

4、变化，kzn也随深度变化。D.n随深度变化，kzn不随深度变化。47. 波矢量k的某一分量，如kx，为复数，表示。（3%）A.沿 x 方向，该列波相位跃变。B.沿 x 方向，该列波振幅衰减。C. 沿 x 方向，该列波同时存在相位跃变和振幅衰减。D. 沿 x 方向，该列波不存在相位跃变和振幅衰减。8. 目标强度可能大于 0。这一现象的数学起因是把散射声强折算到距离声学中心造成的。这一现象的物理本质是。（4%）A.目标的表面积大使得散射截面大，可能引起目标强度大于0。B.目标的材料不同使得散射截面不同，可能引起目标强度大于0。C.目标的形状不同使得散射截面不同，可能引起目标强度大于0。D.A.、B

5、.和 C.共同引起目标强度可能大于0。9. 在海水中远距离处水接收声脉冲，接收波形的前、后沿（上升时间、下降时间）被拉长。产生这种现象的最可能原因是。（4%）A.多途效应。B. 。干涉效应。C.多普勒效应。A.沿 z 轴反方向传播，沿x 轴正方向振幅衰减。B. 沿 x 轴正方向传播，沿x 轴正方向振幅衰减。C. 沿 x 轴正方向传播，沿z 轴反方向振幅衰减。D. 沿 z 轴反方向传播，沿z 轴反方向振幅衰减。kzn满1m 处(4%)6.510.小振幅近似下波动方程是线性的。这使得声场满足叠加原理。这表明_中国海洋大学命题专用纸（附页 2）62006/07 学年第 2 学期试题名称：水声学原理（

6、A）A.声强满足叠加原理。B.声压满足叠加原理。C.声压振幅满足叠加原理。D.质点振速振幅满足叠加原理。二、简要回答：（24%）1.平面波由第 1 介质入射到两均匀介质分界面上，在第2 介质中产生非均匀平面波的必要条件是什么？穿透深度和入射平面波频率的关系？2.在计算水中小气泡的散射声场时，称小气泡为空气弹簧”，为什么?是 3dB， 目标端水听器接收到应答器信号与发射脉冲信号的声强差是 标强度。 （10%）五、已知静止状态下，海水中声速cw、密度 匚和静压力P0，水中气泡内空气声速cs、密度 6，气泡半径a；等效弹性系数Km= FRS（2/VO，辐射声阻Rs、，wS0（ka）2，共振质量kaM

7、s二CS。，作用于小气泡的总压力F，其中SO和V0分别为静态时小气泡的表面积和o体积，k =/cw为水中波数，为热容比，为激发力的圆频率。假设气泡振动过程中无热损耗，画出气泡振动类比电路，并求出气泡的共振频率。（15%）3.以均匀硬底浅海声场中某一 号简正波为例，描述（不讨论具 体的解）简正波的物理图象。三、 证明在声速线性分布层中声线的轨迹是圆狐。（15%）四、应答器法测量目标强度。已知接收端水听器接收到的应 答器信号与目标回波的声强差第四题示意图应答器脉冲n一r入设脉冲i8d目标端水听器接收信号18dB,求该目标的目应答器脉冲目标回声t-rdB测量端水听器接收信号*7中国海洋大学命题专用纸

8、（首页）2006/07 学年第 学期 试题名称：水声学原理（B）共 2 页第 1 页专业年级海洋技术 学号姓名授课教师宋志杰 分数一、判断题 （20%）判断下列各题正确与否，在题后括号中用或“X”标记。1. 声辐射和接收方向性的物理起因是干涉现象。（）2. 目标强度可能为正值的物理起因是折算方法不同。（）3. 由于能量守恒，两列波叠加后的总声强为两列波各自声强之和。（）4. 波矢量为复数描述波传播中产生的相位跃变。（）5. 海水中混响和目标回波都是由海水中不均匀物体散射引起的。（）6. 多普勒频移由目标和接收载体的相对运动引起。因此，声传播的频率也由发射频率及目标和接收载体的相对运动确定。（）

9、7. 潜艇回波中有多“亮点”存在。这对应着潜艇较为复杂的外形结构。（）8. 汇聚区起因于不同途径传播声线的同相位叠加，即干涉效应。（）9. 海面混响起因于海面的不平整。（）10. 反射系数为复数表示第二介质对入射声波有吸收作用。（）二、 简要回答：（20%）1. 在表面声道中，接收到的声脉冲信号波形会产生上升时间拉长而下降时间很短的现象。简要解释这一现象。2. 主动声纳检测信号，检测近距离的目标时，背景主要是混响；检测较远距离目标时，背景主要是噪声。根据声纳方程解释这一现象。3. 为什么低频近似条件下，小球的散射声场主要集中在前几阶？4. 潜艇的目标强度呈蝴蝶形状。解释这一现象。三、 分析均匀

10、海水介质中临近海面点源声场的距离特性。（20%）四、 证明水中小气泡的回复力可类比于弹簧。（15%）五、 已知在刚性小球（ka輕：1,低频近似）条件下低阶散射起主要作用。只考虑前两a1.丁阶，散射声压为Ps：-P0exp j（ t - kr）一b0e2p）（cosr）p（cos R，其中F0（cos日）=1, R（cos） =cos日,b0吒（ka肿,b,（ka）,k=/c为水中波数，为3 j2圆频率，F0为入射平面波声压幅值。求刚性小球的目标强度。（25%）*368授课 教师宋志杰命题教师或命 题负责人签字院系负责 人签字年 月曰水声学原理课程试题 A 答案选择题1 C. 2 B. 3 D.

11、 4 C. 5 C. 6 B. 7 B. 8 D. 9 A. 10 B.二、简答1 要点：C2C1 且入射角大于临界角；穿透深度随频率增加而减小 2 要点：恢复力形式和弹簧一致。3 要点：垂直方向驻波，水平方向行波。三、 证明利用声速线性分布和 Snell 定律出射线轨迹满足圆方程或曲率为常数四、解：TS=18-3=15dB五、画出等效电路。 利用运动方程推出共振频率=丄）娶2计Pw水声学原理课程试题 B 答案一、判断题1V. 2X. 3X. 4X. 5 / 6x. 7V. 8V9x. 10V.二、简答1 要点：上升时间长是因为多途效应引起；靠近表面传播的声线传播速度最慢切声线密 度最大对应着接收曲线最大值，之后不再有声线到达，接收曲线突然下降。2 要点：声纳接收信号的干扰噪声是噪声和混响贡献之和。 混响随距离双程衰减，