信息论第0章绪论

水声学UnderwaterAcoustics海洋是人类生命的摇篮生命的源泉，生命的起源，科学探索，深海生命现象。海洋是人类赖以生存的宝库海洋资源之多少？几乎人类生存所需要的一切资源，食品、能源、矿物、金属、石油、天然气…..探测？勘探方法？开采？海洋是人类生存和发展的主要空间海洋环境的恶化加剧，海洋灾害频繁。海洋环境监测？如何认识海洋？海洋的勘探、调查、监测手段是什么？水声学绪论21、水声学的基本内涵如何实现水下的探测、定位、导航和通信？陆地上的信息获取电磁波光波声波电磁波是最有效的信息载体探测——雷达导航与定位——GPS通信——有线、无线、卫星通信水声学绪论31、水声学的基本内涵应该采用何种方式探测水下目标?电磁波水中传播衰减很大（电磁波每米能量衰减百分之九十）。光波作用距离非常近(10米到100米)。声波???水声学绪论41、水声学的基本内涵声波声波是目前水下唯一有效的远距离传播信息载体。水声学绪论51、水声学的基本内涵ATOC实验-低频声源ATOC实验-声波传播路径水声学主要研究携带某种特定信息的声波在水中的产生、传播与接收，用以解决与水下目标探测和信息传输过程有关各种声学问题。水声学绪论61、水声学的基本内涵air-oceaninterfaceoceanvolumeoceansubbottom水声学是声学的一个重要分支。

水声学绪论71、水声学的基本内涵水声学是围绕水声技术、水声对抗技术和水声工程的基本需求来开展科学研究的。

水声技术利用声波作为信息载体来实现水下探测、定位、导航和通信的原理与方法。水声对抗技术在军事上，对抗水下声探测、定位、导航和通信的技术措施与手段。水声工程水声技术和水声对抗技术的工程目标实现。水声学绪论81、水声学的基本内涵水声学起源

1490年，达.芬奇摘记中记录利用长管听远处航船。水声学第一次定量测量

1827年，瑞士物理学家D.Colladon和法国数学家C.Sturm合作，在日内瓦湖测量了水中的声速。水声学绪论92、水声学的发展简史1840年，焦耳发现了磁致伸缩效应。1880年，皮埃尔.居里发现了压电效应。水声学绪论102、水声学的基本内涵一个航海悲剧（1912年）和一次世界大战（1914年）推动水声学迅速发展。水声学绪论112、水声学的基本内涵1912年，英国人AlexanderBelm描述了回声定位设备。1912年，英国人L.F.Richardon提出了回声定位方案。水声学绪论122、水声学的基本内涵ThefirstworkingsonarsystemwasdesignedandbuiltintheUnitedStatesbyCanadianReginaldFessendenin1914.TheFessendensonarwasanelectromagneticmoving-coiloscillatorthatemittedalow-frequencynoiseandthenswitchedtoareceivertolistenforechoes.Itwasabletodetectanicebergunderwaterfrom2milesaway,althoughwiththelowfrequency,itcouldnotpreciselyresolveitsdirection.

1914年，第一次世界大战爆发，反潜战出现—促进军用声呐发展。水声学绪论132、水声学的基本内涵Powerfulhighfrequencyultrasonicecho-soundingdevicewasdevelopedbyemminentFranchphysicistPaulLangévin

andRussianscientistConstantinChilowsky.Theycalledtheirdevicethe'hydrophone'.Thetransducerofthehydrophoneconsistedofamosaicofthinquartzcrystalsgluedbetweentwosteelplateswitharesonantfrequencyof150KHz.Between1915and1918thehydrophonewasfurtherimprovedinclassifiedresearchactivitiesandwasdeployedextensivelyinthesurveillanceofGermanU-boatsandsubmarines.ThefirstknownsinkingofasubmarinedetectedbyhydrophoneoccurredintheAtlanticduringWorldWarIinApril,1916.水声学绪论142、水声学的基本内涵1925年，研制出用于船舶导航水声设备——回声测深仪。第二次世界大战促进了水声技术的飞速发展。反潜，法国、英国和美国，主动声呐郎之万振子，夹心石英预应力换能器磁致伸缩换能器电子管振荡器和放大器压电陶瓷透声橡胶水声传播机理—“下午效应”水声物理研究—传播、噪声、目标、混响的基本理论潜艇攻击，德国的被动声呐——听音系统潜艇隐身技术，消声瓦水声学绪论152、水声学的基本内涵二战后电子技术和信息科学发展促进水声学的发展传感器技术拖曳线列阵技术水声信号处理技术水声物理学研究—“深海声道效应”减振降噪与隐身技术新型声呐发展趋势？低频、大功率、大基阵和综合信号处理水声学绪论162、水声学的基本内涵水声学绪论173、水声学的研究对象水声学水声物理水声工程水声系统水声技术水声学绪论183、水声学的研究对象水声物理海洋环境的声学特性海水（声学特性）海底与海面（声学特性）声波在海洋环境中的传播规律海洋混响海洋环境噪声环境、干扰对设备的影响机制水声学绪论193、水声学的研究对象水声物理实验研究常用设备水声学绪论203、水声学的研究对象水声物理实验研究常用设备水声学绪论213、水声学的研究对象水声工程水声换能器水声基阵水声换能材料水声换能器设计原理与方法水声换能器工艺声基阵成阵技术水声换能器校准计量水声学绪论223、水声学的研究对象水声工程声系统校准装置耦合腔校准系统中频校准水池定位系统高压消声水池湖上实验场水声技术完成某种职能的相关技术（广义）水声信号处理、显示技术（狭义）信号检测（目标检测）参数估计（参数估计）—波束形成技术、自适应技术等目标识别—时频分析等信号处理的软硬件实现—模拟、数字、DSP技术等水声学绪论233、水声学的研究对象水声学绪论244、水声学的主要应用军用按载体划分舰载声呐(Ship-basedSonar)艇载声呐(BoatssetoutSonar)岸基声呐(Shore-basedSonar)机载声呐(AirborneSonar)声纳浮呐(Sonobuoy)潜标(Submersiblebuoy)水中兵器水声学绪论254、水声学的主要应用军用按功能划分通信声呐导航声呐定位声呐水雷引信探雷声呐水声学绪论264、水声学的主要应用水下目标探测消声瓦使高频回波显著降低。潜艇辐射噪声主要集中于低频线谱。水声学绪论274、水声学的主要应用SONOBUOYS水下目标探测水声学绪论284、水声学的主要应用水下目标探测AirborneSonar水声学绪论294、水声学的主要应用水下目标探测TowedLongLinearArray水声学绪论304、水声学的主要应用鱼雷和水雷水声学绪论314、水声学的主要应用民用测深单波束测深仪多波束测深仪旁视声呐侧扫声呐综合孔径测深仪测速多普勒测速仪（海流计）相关测速仪（海流计）水声学绪论324、水声学的主要应用民用鱼探仪助渔设备（诱鱼、计数、跟踪）助潜设备水下定位信标应答器通讯与遥测声控电灯海底地形测绘水声学绪论334、水声学的主要应用海底特性探测水声学绪论344、水声学的主要应用洋流和海水温度探测观察点A观察点B声源运动方向多普勒效应水声学绪论354、水声学的主要应用鱼群探测、跟踪和识别水声学绪论364、水声学的主要应用水声通讯水声学绪论374、水声学的主要应用水声定位导航水声学绪论384、水声学的主要应用水声学绪论39声呐及声呐方程海洋的声学特性海洋中的声传播理论典型传播条件下的声场声波在目标上的反射和散射海洋中的混响水下噪声声呐方程的应用5、本课程的主要内容建立声呐系统的基本概念由声呐方程入手，将所有与声呐系统有关的物理参数联系到一起，了解声呐系统设计、性能预测所需要的基本参数，建立基本的物理概念，明确水声学的主要研究内容与声呐系统的关系。由声呐方程引出有关的水声物理问题，是声呐系统设计必须认真考虑