《水声学》课程教学资源（PPT课件）第4章 典型传播条件下的声场（3/4）

第4章乒典型传播条件下的声场第十二讲深海声道(SOFAR)及其声传播

第4章 典型传播条件下的 声场 第十二讲 深海声道（SOFAR） 及其声传播

本讲主要内容（（重点）深海声道的概念、特点（重点）深海声道的声线典型声速分布口声道信号及其基本特征声线和信号波形会聚区和声影区深海声道中的平均声场和传播损失平均声场口传播损失（重点、难点）

2 本讲主要内容 ◼ 深海声道的概念、特点（重点） ◼ 深海声道的声线（重点） ❑ 典型声速分布 ❑ 声道信号及其基本特征 ◼ 声线和信号波形 ◼ 会聚区和声影区 ◼ 深海声道中的平均声场和传播损失 ❑ 平均声场 ❑ 传播损失 （重点、难点）

1、深海声道的概念、特点oReceiverSound ChannelAxis41.501.550100200SpeedofSound(km/s)Range (km)

3 1、深海声道的概念、特点

1、深海声道的概念、特点声源位于声道轴附近时，在一定角度范围内射出的声线被限制于声道内传播，这部分声线不经受海面散射和海底反射，声信号传播很远。受季节影响小，声道效应稳定。SOFAR：Sound Fixing andRanging——声学定位和测距，利用深海声道效应可以有效地定位和测距。通常利用若干水声接收基阵来测量爆炸声信号的到达时间，来确定爆炸点的位置和距离。例如进行大地测量确定导弹溅落点的位置

4 1、深海声道的概念、特点 ◼ 声源位于声道轴附近时，在一定角度范围内射出的 声线被限制于声道内传播，这部分声线不经受海面散 射和海底反射，声信号传播很远。 ◼ 受季节影响小，声道效应稳定。 ◼ SOFAR：Sound Fixing and Ranging——声学定位和 测距，利用深海声道效应可以有效地定位和测距。通 常利用若干水声接收基阵来测量爆炸声信号的到达时 间，来确定爆炸点的位置和距离。例如进行大地测量、 确定导弹溅落点的位置

1、深海声道的概念、特点S

5 1、深海声道的概念、特点

1、深海声道的概念、特点Underwater Acoustic Ray TraceViewerSEDRERange(nm)Sound Speed (ft/s)480050004900X()daa()daa皖0000148015001520SoundSpeed (m/s)CopWight@2002SEDRISr20Augus20021756

6 1、深海声道的概念、特点

2、深海声道典型声速分布·Munk声速标准分布模型C1450150015501600米/0300c(2)=co (1+le-n -(1-n)55011002000偏离极小声速极值的量级小值4000 = 2(=-=0)/B5000z(米)声速极小声道有效值位置宽度

7 2、深海声道典型声速分布 • Munk声速标准分布模型 ( )   ( )  = + − − − c z c0 1 e 1  = 2(z − z0 ) B 偏离极小 值的量级 声速极 小值 声速极小 值位置 声道有效 宽度

2、深海声道典型声速分布。Munk声速标准分布模型Munk典型数据（规范声道）B= z。 =1000mC =1500m/ s = 0.57×10-2纬度越高，海面水温受热小，声道轴也越浅。例如，我国南海的声道轴接近1000米。8

8 2、深海声道典型声速分布 • Munk声速标准分布模型 Munk典型数据（规范声道） 0 B z m = =1000 0 c m s =1500 / 2  0.57 10− =  纬度越高，海面水温受热小，声道轴也越浅。 例如，我国南海的声道轴接近1000米

2、深海声道典型声速分布·线性声速分布模型a-H≤z≤HCo-Hc(z)= co[1 +a, (z- H)z≥H[co[1 - a;(z + H)]z≤-HHa2H=0aco[1+α2z]z≥0[co[1-aiz] 1z≤0a

9 2、深海声道典型声速分布 • 线性声速分布模型 ( )  ( )  ( )      − +  − + −  −   = c a z H z H c a z H z H c H z H c z 0 1 0 2 0 1 1 ( )        −  +  = 1 0 1 0 0 1 0 2 c a z z c a z z c z H = 0 a1 a2 − H H 1 a 2 a

3、声道信号和基本特征·声线和信号波形声线①偏离声道轴较远的声线，路程最长，但最先到达：②沿声道轴传播的声线，路程最短，但最迟到达③沿声道轴传播声线最密集，携带能量最大信号波形多途径传播的爆炸信号，接收信号强度由小变大直至峰值，然后突然截止。与表面声道声传播具有类似规律。10

10 3、声道信号和基本特征 • 声线和信号波形 声线 ①偏离声道轴较远的声线，路程最长，但最先到达； ②沿声道轴传播的声线，路程最短，但最迟到达； ③沿声道轴传播声线最密集，携带能量最大。 信号波形 多途径传播的爆炸信号，接收信号强度由小变大直 至峰值，然后突然截止。 与表面声道声传播具有类似规律