第三章海洋中的声吸收-声呐频率设计指导课件

第三章

海洋中的声吸收

—声呐频率设计指导10/5/20231第三章海洋中的声吸收

在第二章中，声传播的一个非常简单并且理想化的形式，即谐振波的球面传播形式10/5/20232在第二章中，8/1/20232传播损失（TL）扩展损失在传播过程中，波阵面在不断扩大，声强逐渐减小（能量守恒）衰减吸收（体积吸收）声能不可逆地转换成其它形式的能量散射（边界）不平整边界引起的损耗声能泄漏出声道10/5/20233传播损失（TL）扩展损失8/1/20233扩展损失扩展由发散引起没有能量损失声扩展到更大的区域内两种类型:球面柱面10/5/20234扩展损失扩展8/1/20234球面扩展：TL(dB)=20logR短距离:R<1000m10/5/20235球面扩展：8/1/20235柱面扩展：TL(dB)=10logR+30dB长距离:R>1000m球面成份10/5/20236柱面扩展：球面成份8/1/20236衰减吸收声能变成热能的过程.随频率的增高而增大.散射和混响均归结到传播损失不规则项(Anomaly—A)中组成：体积：海洋生物、气泡等海面：是风的函数海底：深海中不成问题

浅海中作用明显（海底带来折射和吸收）10/5/20237衰减吸收8/1/20237当波在吸收介质中传播时，在它传播的每一个小单元距离上，都有一小部分能量损失。如果是某一距离上向量声强的幅度，传播经过一个小的距离增量后的声强损失为

(1)其中a是一个比例常数，负号表示是声强的负变量。从现象来分析球面波体积吸收10/5/20238当波在吸收介质中传播时，在它传播的每一个小单元距离上，都有一对（1）式进行积分，、分别为距离、上的声强。得到10/5/20239对（1）式进行积分，8/1/20239

令，则

即距离和之间的声级变化。 称作对数吸收系数，单位是分贝/千码。假设在声源处，则在任意距离上，10/5/202310令，则因为和是成正比的，由于吸收的存在，波数变成了一个复数量。取自然对数，以e为底的对数吸收系数，单位是奈贝/千码。

10/5/202311因为和是成正比的，8/1/202311吸收的起因与纯水相比，海水中的声吸收非常大，这是由于在声波的影响下海水中发生的化学反应所致。切变粘滞性效应；体积粘滞效应；离子驰豫现象。10/5/202312吸收的起因与纯水相比，海水中的声吸收非常大，这是由于在声波的10/5/2023138/1/20231310/5/2023148/1/202314归纳起来球面扩展

TL=20logr+r+A

柱面扩展

TL=10logr+r+A10/5/202315归纳起来球面扩展

TL=20logr+r吸收因子

a=0.036f2+3.2x10-7

f2

f2+3600频率以kHz为单位注意:a随频率的提高而增大.10/5/202316吸收因子a=0.036f2+3.散射/混响AlllumpedtogetherasTransmissionLossAnomaly10/5/202317散射/混响Alllumpedtogetheras传播损失方程TL=10logR+30+aR+ARange1000metersTL=20logR+aR+ARange<1000metersCylindricalSpreadingAbsorptionTrans