《水声学》课程教学资源（PPT课件）第2章 海洋的声学特性（1/2）

第2章海洋的声学特性第三讲海洋声学参数及传播损失

第2章 海洋的声学特性 第三讲 海洋声学参数及传播损失

第2章知识要点介质的特性阻抗与声阻抗率口平面波口球面波口柱面波发生全透射的条件、特点发生全反射的条件、特点发生全内反射的条件、特点等间距均匀点源离散直线阵的方向性函数

2 第2章知识要点 ◼ 介质的特性阻抗与声阻抗率 ❑ 平面波 ❑ 球面波 ❑ 柱面波 ◼ 发生全透射的条件、特点 ◼ 发生全反射的条件、特点 ◼ 发生全内反射的条件、特点 ◼ 等间距均匀点源离散直线阵的方向性函数

口主瓣、栅瓣、旁瓣的位置口主极大、副极大、次极大、零点的位置方向锐角或波束宽度、-3dB波束宽度7口波束宽度与基阵孔径、声波频率的关系可逆换能器阵的发射方向性与接收方向性关系

3 ❑ 主瓣、栅瓣、旁瓣的位置 ❑ 主极大、副极大、次极大、零点的位置 ❑ 方向锐角或波束宽度、-3dB波束宽度 ❑ 波束宽度与基阵孔径、声波频率的关系 ◼ 可逆换能器阵的发射方向性与接收方向性关系

本讲主要内容声速经验公式（了解）海洋中声速的变化（重点）传播衰减概述（重点）纯水和海水的超吸收（重点）非均匀液体中的声衰减（了解）

4 本讲主要内容 ◼ 声速经验公式（了解） ◼ 海洋中声速的变化（重点） ◼ 传播衰减概述（重点） ◼ 纯水和海水的超吸收（重点） ◼ 非均匀液体中的声衰减（了解）

1.海水中的声速声速(Sound Speed)：海洋中重要的声学参数也是海洋中声传播的最基本物理参数流体介质中，声波为弹性纵波，声速为1Vpps式中，密度P和绝热压缩系数βs都是温度T盐度S和静压力P的函数，因此，声速也是Temperature、Salinity、Pressure的函数

5 1．海水中的声速 ◼ 声速(Sound Speed)：海洋中重要的声学参数， 也是海洋中声传播的最基本物理参数 ◼ 流体介质中，声波为弹性纵波，声速为： ◼ 式中，密度 和绝热压缩系数 都是温度T、 盐度S和静压力P的函数，因此，声速也是 Temperature、Salinity、Pressure的函数。 s c   1 =   s

声速经验公式海洋中的声速c（m/s）随温度T（℃）盐度S（%o）、压力P（kg/cm2）的增大而增大。经验公式是许多海上测量实验总结得到的。酒Caution:单位海水中盐度变化不大，典型值35%o；经常用深度替代静压力，每下降10m水深近似增加1个大气压的压力

6 ◼ 声速经验公式 ❑ 海洋中的声速c（m/s）随温度T（℃）、 盐度S（‰）、压力P（kg/cm2）的增大 而增大。 ❑ 经验公式是许多海上测量实验总结得到的。 Caution： ❑ 单位 ❑ 海水中盐度变化不大，典型值35‰； ❑ 经常用深度替代静压力，每下降10m水深 近似增加1个大气压的压力

乌德公式c = 1450 + 4.21T - 0.037T2 +1.14(S - 35)+0.175 P式中，压力P单位是大气压1atm = 1.013 ×105 N / m

7 c 1450 4.21T 0.037T 1.14(S 35) 0.175P 2 = + − + − + 5 2 1atm =1.01310 N / m 式中，压力P单位是大气压 ◼ 乌德公式

声速测量声速剖面仪SVPSound VelocityProfile温盐深测量仪CTDConductivity;Temperature, Depth抛弃式温度测量仪口XBT-eXpendableBathy Thermograph8

8 ◼ 声速测量 ❑ 声速剖面仪SVP—— Sound Velocity Profile ❑ 温盐深测量仪CTD— Conductivity, Temperature, Depth ❑ 抛弃式温度测量仪 XBT —— eXpendable BathyThermograph

AsiaEx2001XBTacrossshelf0-20-40-60-80()de-100-120-140-160-180-200020406080120100Distance from 1stprofile (km)2212141618202426Temperature (deg)2001年中美联合亚洲海水声实验9

2001年中美联合亚洲海水声实验 9

0米50Temperature10027292324252628追度招氏度0()50Sound Speed Profile100152815301532153415361538154015424060anr41528153015321534153615381540声速(m/s)2002年海上实验10

2002年海上实验 10