2007-水声学原理试题+答案

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姓名授课教师宋志杰分数一、选择题（36%）下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。C.流噪声、螺旋桨噪声和机械噪声。D.自噪声、机械噪声和螺旋桨噪声。2.海洋混响包括。（2%）A.体积混响、本地混响和海面混响。B.体积混响、海底混响和海面混响。C.体积混响、海底混响和异地混响。D.海面混响、海底混响和异地混响。3.两列同向传播、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。（5%）A.80dB和40dB。B.80dB和0dB。C.23dB和0dB。D.26dB和-dB。4.如右图所示声速剖面，声源位于声道轴z0=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10º[cos(10º)=0.9848]的声线将。（4%）A.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%）********************************************************************装订线**********************************************z0HC(z)0第4题图θθC1ρ1C2ρ2zx0第5题图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日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）共3页第2页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。6.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，(,,)()cxyzcz。对于给定号数n的简正波，其水平波数为n、垂直波数为znk满足。（4%）A.。n不随深度变化，znk也不随深度变化。B.n不随深度变化，znk随深度变化。C.n随深度变化，znk也随深度变化。D.n随深度变化，znk不随深度变化。7.波矢量k的某一分量，如xk，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1m处造成的。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.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。10.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。（4%）中国海洋大学命题专用纸（附页2）2006/07学年第2学期试题名称：水声学原理（A）共3页第3页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？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18dB，求该目标的目标强度。（10%）五、已知静止状态下，海水中声速wc、密度w和静压力0P，水中气泡内空气声速sc、密度s，气泡半径a；等效弹性系数2000/mKPSV，辐射声阻20()swRSka，共振质量0skaMcS，作用于小气泡的总压力F，其中0S和0V分别为静态时小气泡的表面积和体积，/wkc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%）目标回声应答器脉冲测量端水听器接收信号入设脉冲应答器脉冲目标端水听器接收信号3dB18dB第四题示意图中国海洋大学命题专用纸（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“×”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。（）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（1ka，低频近似）条件下低阶散射起主要作用。只考虑前两阶，散射声压为2000111exp[()][(cos)(cos)]jjsapPjtkrbePbePrka，其中01(cos)1,(cos)cosPP，3301()(),32kakabbj，/kc为水中波数，为圆频率，0P为入射平面波声压幅值。求刚性小球的目标强度。（25%）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日********************************************************************装订线**********************************************《水声学原理》课程试题A答案一、选择题1C.2B.3D.4C.5C.6B.7B.8D.9A.10B.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、①画出等效电路。②利用运动方程推出共振频率wrPaf0321。《水声学原理》课程试题B答案一、判断题1√.2×.3×.4×.5√.6×.7√.8√9×.10√.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，而噪声不随时间（距离）改变，故有题给结论。3要点：小球具有各向同性特性，低频时声压对小球的作用也具有一定的各向同性特性，而低阶散射声场主要描述随方向变化较小的那部分声场，故有此结论。三、近距离时，声场上轨线反比于距离一次方，下轨线反比于距离三次方；远距离时，声场反比于距离二次方。四、利用气体状态方程导出。五、]3625lg[1064akTS。