西北工業(yè)大學(xué)2008至第一學(xué)期聲納原理期末考試試題A

1、西北工業(yè)大學(xué)2008至2009學(xué)年第一學(xué)期聲納原理期末考試試題A誠信保證本人知曉我?？紙鲆?guī)則和違紀(jì)處分條例的有關(guān)規(guī)定，保證遵守考場規(guī)則，誠實(shí)做人。                                     本人簽字：

2、            編號(hào)：         西北工業(yè)大學(xué)考試試題（卷）2008 2009 學(xué)年第 一 學(xué)期開課學(xué)院  航海學(xué)院           課程   聲納原理    &

3、#160; 學(xué)時(shí) 48 考試日期 2008年12月5日      考試時(shí)間 2  小時(shí)    考試形式（閉）（A）卷題號(hào)一二三四五六七總分得分考生班級(jí)學(xué)號(hào)姓名1（10分）給出被動(dòng)聲納方程，解釋聲納方程中各項(xiàng)參數(shù)的物理意義，并畫出被動(dòng)聲納的基本原理框圖。2（15分）設(shè)有一部拖曳式線列陣聲納，采用的水聽器陣列由64個(gè)無指向性陣元構(gòu)成，陣元等間距分布，間距為0.75米（考慮聲速為1500m/s）。（a）求當(dāng)該聲納工作在100Hz、2

4、00Hz、500Hz、1kHz和1.5kHz時(shí)該聲納基陣的指向性指數(shù)DI。（10分）（b）在該聲納的水聽器陣列遠(yuǎn)場垂直于該陣列的方向上，有一個(gè)潛艇目標(biāo)的輻射噪聲譜級(jí)在1kHz時(shí)為110dB。潛艇輻射噪聲傳播到聲納陣列時(shí)的傳播損失是85dB，本地噪聲為譜級(jí)76dB的平坦譜。水聽器陣列接收到該潛艇輻射噪聲后，進(jìn)行常規(guī)波束形成（假設(shè)波束指向方向正對(duì)目標(biāo)方向）。試求波束輸出在1kHz上的信噪比。（5分）3（20分）假設(shè)一個(gè)由N陣元組成的均勻分布直線陣，陣元間距為d，各陣元接收靈敏度相同。現(xiàn)有位于該直線陣遠(yuǎn)場的聲源，入射到該陣列時(shí)可以看作平面波，且入射方向?yàn)?，并設(shè)該陣列第0個(gè)陣元接收到的信號(hào)為。注：1.

5、 命題紙上一般不留答題位置，試題請(qǐng)用小四、宋體打印且不出框。2. 命題教師和審題教師姓名應(yīng)在試卷存檔時(shí)填寫。          共2頁第1頁西北工業(yè)大學(xué)命題專用紙（a）試推導(dǎo)該陣列各陣元接收信號(hào)直接相加后的輸出信號(hào)表達(dá)式。（10分）（b）寫出N元直線陣波束圖表達(dá)式。（3分）（c）畫出N4和N5時(shí)的波束圖（橫坐標(biāo)區(qū)域取），要求標(biāo)出零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度位置。（7分）4（10分）設(shè)人耳能分辨聲強(qiáng)的相對(duì)變化量為?，F(xiàn)用一個(gè)間距為0.75米，工作于1.5kHz的20元線陣（收發(fā)共用）進(jìn)行最大值

6、定向。（a）分析在主動(dòng)探測(cè)情況下的定向精度。（5分）（b）如果采用被動(dòng)方式定向，分析定向精度。（5分）5（15分）利用一個(gè)單波束聲納測(cè)本艦航速，波束俯角為。設(shè)發(fā)射信號(hào)頻率為，水中聲速為。若波束前向發(fā)射，測(cè)得多普勒頻移為，求船的水平速度（無縱傾和上下起伏，采用簡化公式）。若有縱傾角（無上下起伏），則在不修正的情況下，會(huì)帶來測(cè)速誤差（10分）若用兩個(gè)俯角為的波束同時(shí)發(fā)射，縱傾角（無上下起伏），測(cè)速誤差（5分）6（30分）信號(hào)的模糊函數(shù)定義為（a）試推導(dǎo)單頻矩形脈沖信號(hào)     的頻譜函數(shù)和模糊函數(shù)。（10分）（b）求出固有時(shí)間分辨力和固有頻移分辨力

7、的表達(dá)式。（10分）（c）若有一部采用上述信號(hào)為發(fā)射信號(hào)的主動(dòng)聲納，為了分辨同一方向相距為20m的兩個(gè)靜止點(diǎn)目標(biāo)，對(duì)發(fā)射信號(hào)脈沖寬度的要求是什么？（10分）教務(wù)處印制            共2頁第2頁西北工業(yè)大學(xué)聲納原理課程20082009學(xué)年第一學(xué)期期末考試標(biāo)準(zhǔn)答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（A卷）1（10分） 解：被動(dòng)聲納方程：SL-TL-(NL-DI)=DTSL是噪聲源輻射聲源級(jí)；TL為傳播損失，定量的描述了聲波傳播一定距離后聲強(qiáng)度的衰減的變化；NL為噪聲級(jí)，是用于度量環(huán)境噪聲強(qiáng)弱的

8、一個(gè)量；DI為接收指向性指數(shù)，即；DT為檢測(cè)閾，即被動(dòng)聲納原理工作框圖2（15分）解：已知   應(yīng)用范圍故（a）                        （b）在1kHz時(shí)，潛艇的輻射噪聲級(jí)為110dB，傳播損失為85dB，本地噪聲級(jí)為76dB，故波束輸出時(shí)，故3（20分） 解：由題知其中， 則 

9、60;若對(duì)的幅度歸一化，可得指向性函數(shù)：N=4 和N=5時(shí)的波束圖零點(diǎn)位置：N=4時(shí)             N=5時(shí)4（10分）解：主動(dòng)探測(cè)時(shí)，則  當(dāng)時(shí)，因?yàn)?#160;則  則故  被動(dòng)探測(cè)時(shí)，則 則 故 5（15分）解：單波束前向發(fā)射時(shí)， ，則  （5分）當(dāng)有縱傾角時(shí)，則 則   （5分）雙波束同時(shí)向前后發(fā)射時(shí)，則 當(dāng)有縱傾角時(shí)，則  ，則  則   （5分）6（30分）解：（a）令信號(hào)的幅度為1，模糊函數(shù)為當(dāng)時(shí)，單頻矩形脈沖的模糊函數(shù)為故綜上可得單頻矩形脈沖的模糊函數(shù)為（5分）頻譜函數(shù)為（需要有推導(dǎo)過程）（5分）（b）模糊度圖與時(shí)延軸兩個(gè)交點(diǎn)間的時(shí)延差定義為信號(hào)的固有的時(shí)延分辨力。取=0的截面有  當(dāng)時(shí)，解得 （5分）模糊度圖與頻移軸兩個(gè)交點(diǎn)間的頻移差定義為