低频水下声信号的激光探测

根据表面波声光效应的原理,提出了一种低频水下声信号的激光探测技术,并建立了实验装置。在几十赫兹的低频段,对水下声源所产生的表面声波进行了探测。实验过程中,利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描分析,得到了衍射图样中条纹的像素差。根据波长与条纹间距的解析关系式,得到了低频液体表面声波波长,其大小在毫米量级。利用计算机编程,根据最小二乘法拟合色散关系的回归曲线,测量结果与理论色散关系吻合。该方法具有实时、非接触的特点。     

水下声音可冲出表面

简单的声波理论曾预言，任何在水下产生的声音都会在水-气交界面处发生反射，而不会发射到空气中去．因此长期以来科学家们相信在海下产生的声音是不可能被水面上探测到的．但最近美国Colorado环境科学联合研究所（Cooperative Institute for Research in Environmental Science，简称CIRES）的0．Godin博士发现简单的声波理论不能描述在水面附近产生的低频噪声波的行为，他利用最新的声波理论计算得出，当声波波长可与声源与水面的距离相比凝或更长时。声源发出的声波可全部发射到空气中．     

水下强声波脉冲负压的产生和空化气泡运动

首先利用高速摄影和压力传感器测量的方法, 对曲面反射式水下强声波脉冲的传播和聚焦过程进行了实验研究.实验研究发现, 椭球面反射罩在起到汇聚声能的作用的同时也将使得强声波脉冲在传播过程中形成负压区, 并由此而引发近场声传播通道上空化气泡群的产生. 在实验结果的基础上, 进一步利用基于Kirchhoff衍射定理的声传播模型和大振幅条件下的QX气泡运动方程, 对强声波脉冲负压区的形成原因及空化气泡的运动过程进行了数值计算和分析. 研究结果表明, 在焦前区, 源于反射罩内表面的"尾波"和出口处的"边缘波"在传播过程中将形成反射波中的负压区; 在焦后区, 源于反射罩顶点的"中心波"在传播过程中将形成反射波中的负压区. 在反射波作用下, 空化气泡体现出了"正压区受压缩并振荡, 负压区膨胀"的运动特点. 在反射波之后, 空化气泡将出现成长、坍缩和回弹等典型的物理过程. 研究结果对曲面反射式水下强声波传播物理规律的认识具有实际意义.     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

液体表面低频声波的非线性声光效应

实现了液体表面上低频声波的光衍射,得到了稳定的、具有高阶衍射的高反衬衍射图样.理论上首次考虑到表面声波中的高次谐波,得到了相应的非线性条件下衍射强度分布的解析表达式,并将这种非线性理论与实验结果进行对比.对比结果表明,非线性理论与实验结果有更高的吻合程度.     

声强测量技术在水下结构辐射噪声近场测量中的应用

本文介绍了强测量技术在水下结构辐射近场测量中的实际测量系统，特别是水下声系统的扫描平面的实现方法及定位误差控制方法，最后讨论和分析了实际测量结果，从而说明该系统用水下声强测量是可行的。     

表面声波传感器及其应用

本文简要介绍多种表面声波传感器的结构、特点、应用及其研究进展概况。表面声波传感器依其波型分类,主要包括瑞利波、水平切变声板波、乐甫波和兰姆波传感器;其应用领域根据作用特点大致可分为物理传感器和化学、生物传感器,前者较易实现,后者特异性强,需要针对具体情况作更细致研究。由于表面声波的传播速度和相位对周围环境的参量变化极为敏感,因此有关传感器具有很高的灵敏度和广泛的应用领域。     

半混响环境中水下结构辐射声功率测量

本文参照空气声学的方法,在水池的半混响环境中,测量了两个相似加肋圆柱壳模型的水下辐射声功率,并利用声辐射的理论相似关系进行校验,在高频段测量偏差为1-2dB。     

Measurement of sound absorption by underwater acoustic material using pulse-separation method

An alternative pulse-separation method is presented for measuring the sound absorption at normal incidence of an underwater acoustic material in a water-filled impedance tube. A damped sine pulse was generated in the water-filled impedance tube with a regular waveform and a short duration time of approximately 1 ms. During the generation of the pulse, the inverse filter principle was used to compensate for the transducer response. In addition, the effects of the characteristics of the tube termination can be eliminated during the generation of the pulse to obtain a single plane pulse wave in the impedance tube, which is a necessary condition for this technique. Measurements of the sound absorption coefficient of the rubber material and the reflection coefficient from a water/air interface were used to verify the pulse-separation method.     

空气中快速运动声源水下声场的波数积分模型

本文采用二维波数积分，对空气中高速运动声源激发的水下声场进行建模。针对二维波数积分计算声场时域解计算量大的问题，提出一种快速计算方法。用本文提出的方法，对深海和浅海情况下，空气中高速运动单频点声源激发的水下声场进行了计算和仿真。计算结果表明：在深海，水下接收信号的幅度和瞬时频率随时间发生变化；接收器深度、接收器与声源运动轨迹的最小距离对接收信号的变化快慢有较大影响，而声源高度的影响较小；在浅海中，接收信号呈现快速的幅度起伏，明显的多普勒频移和大的频率展宽效应。与简正波方法相比，本文方法主要适用于近场计算，而简正波方法适用于远场。另外，当声源频率较高时，二维波数积分方法的计算量将迅速增大。     

多普勒频移和干涉谱联合的水声目标运动参数估计

常见水中运动目标会辐射连续谱噪声和线谱噪声,连续谱噪声在浅海波导环境中形成明暗相间的干涉条纹。根据干涉条纹可以得到目标最近距离与速度的比值,无法直接解出两个参数值。针对利用干涉条纹无法分别估计最近距离与速度问题,提出一种多普勒频移、干涉条纹结合的运动参数估计方法。根据单条线谱多普勒频移得到最近距离与速度参数耦合曲线,再将该曲线与干涉条纹得到参数比值线相交,交点即为两参数估计结果。数值仿真估计声源运动速度、最近距离,在信噪比6dB条件下,平均估计误差分别为0.71%与0.87%。将该方法应用在2021年6月大公岛海域海试数据,5组实验数据估计目标运动速度、最近距离平均误差分别为2.5%,4.4%,证明了方法的有效性。     

水声无源材料插入损失虚拟聚焦测量方法

提出了一种适合在有限尺寸水池中测量水声材料插入损失的方法,称为\     

水声材料透声性能测量技术的改进

本文对传统的水声无源材料透声性能测量技术提出了几点改进,以便在小型消声水池中测量有限尺寸的大面积材料的插入损失（透射系数）随频率的变化规律。材料样品的典型尺寸为 １×１ｍ２左右,测量频率范围为 ２－２０ ｋＨｚ．文中对标准样品进行了声学性能测量,测量结果和平面波理论模型计算值有较好的吻合。     

水声测量用声脉冲瞬态抑制方法的研究

脉冲声技术是一种很常用的水声测量技术，但由于脉冲声存在着瞬态过程，严重影响了它在低频下的使用，本文中研究的水声测量用声脉冲瞬态抑制方法，通过瞬态抑制等效消除换能器的瞬态过程，从而为在有限尺寸水域内扩展水声测量低频限创造了条件。     

超声波波型转换与表面波的检测

分析了超声波纵波、横波、表面波3种波型的产生条件和声速关系,检测了超声波在固体表面的波型转换,并测量了声表面波的速度,讨论了声表面波在超声延迟线方面的应用.     

基于衍射条纹非对称性的表面波衰减系数的测量

通过采用将入射光掠入射到频率为几百赫兹的衰减低频液体表面波上,观察到了清晰的间距分布具有明显非对称性的衍射条纹。当入射光掠入射到低频液体表面上时,衍射图样非对称分布具有普遍性。理论上得到了考虑表面波衰减影响后观察屏处衍射光强分布的解析表达式。理论结果表明:衍射图样的这种非对称分布与衍射级次、入射光波波长、液体表面波波长及表面波衰减系数有关;正负级次衍射亮条纹距离中央零级亮条纹的间距体现表面波衰减信息;正衍射级次之间以及负衍射级次之间的条纹间距体现表面波波长信息。利用所提出的方法实现了对几百赫兹液体表面波的衰减系数的实时便捷测量。     

一种高灵敏度的桥型声表面波应变传感器

为了提高声表面波传感器应变灵敏度,该文提出了一种桥型声表面波应变传感器.首先根据受压弯曲构件中应变分布特点设计了桥型声表面波应变传感器,并建立有限元模型,结合微扰法分析了桥型结构几何参数与声表面波应变传感器灵敏度的关系.根据分析结果确定桥型声表面波应变传感器几何结构参数,并与传统声表面波应变传感器的应变灵敏度进行了对比...