水聲學原理試題+答案

《水聲學原理》課程考試題（A卷）一、填空題（15%）1.聲阻抗率是單位表面（或體積）產生單位質點振速所需要的。2.潛艇的目標強度隨角度的變化規(guī)律呈形狀。3.用描述高、低頻近似，為波數，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別可以表示為和。4.根據輻射噪聲產生的來源不同，輻射噪聲可分為、和三類。5.氣泡可稱作空氣彈簧，是因為其和彈簧一致。6.目標強度可能為正的物理原因是。7.表面聲道中，跨度較大的聲線平均水平傳播速度較。8.復數聲反射系數的模表示反射聲波與入射聲波的之比，幅角表示反射聲波與入射聲波的之差。二、簡答題（35%）1.簡述復阻抗率的物理意義。（7%）2.利用簡正波表示，簡要解釋相干能量和非相干能量。（7%）3.利用剛性小球的散射理論，簡要解釋晴朗天空呈藍色、早晚天空呈紅色的現(xiàn)象。（7%）4.利用散射場可以視作二次輻射計算的方法，簡要敘述計算海水中氣泡散射聲場的步驟。（14%）三、證明題（20%）氣泡內的氣體是理想氣體，氣泡振動時聲輻射過程是絕熱過程，證明：氣泡振動的恢復力和彈簧恢復力形式一致。四、計算題（30%）1.一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡諧球面波，求離開聲源中心2米處的聲壓幅值、質點徑向速度（振速）幅值和聲強。（15%）2.均勻硬底淺海中，海水中聲速為1500m/s，海深為100米。求頻率為1.5kHz時第一號簡正波的水平波數。（15%）《水聲學原理》課程考試題（A卷參考答案）一、填空1.聲壓。2.蝴蝶。3.。4.機械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。5.恢復力形式。6.散射截面大。7.快。8.振幅、相位。二、簡答1.要點：=1\*GB2⑴從定義看，聲阻抗是復數表示聲壓與質點振速相位不一致。這使得介質中的聲強（損耗在介質中的聲強）小于平面波聲強，這部分損耗聲強對應著聲阻抗的實部。=2\*GB2⑵由于聲壓與質點振速相位不一致，引起了聲強轉變?yōu)槠渌问降哪芰浚üβ剩?.要點：=1\*GB2⑴各號簡正波的能量為非相干能量。=2\*GB2⑵不同號數簡正波之間的耦合能量為相干能量。3.要點：=1\*GB2⑴說明剛性小球散射能量正比于頻率4次方。=2\*GB2⑵說明晴天小顆粒散射起主要作用，天空呈藍色。=3\*GB2⑶說明早晚天空水蒸氣多，高頻吸收強，因此低頻散射占優(yōu)勢，天空呈紅色。4.要點：=1\*GB2⑴利用波動方程求解散射場的通解。=2\*GB2⑵把入射波利用勒讓德函數展開。=3\*GB2⑶由邊界條件確定散射場中的待定系數，并最終確定散射場。三、證明：氣泡內氣體滿足絕熱狀態(tài)方程：微分得：。而：，所以，,其中，。而恢復力和彈簧恢復力形式一致。得證。四、計算題1.解：單頻小球源輻射聲場為球面波：聲壓，質點振速。計算得聲強：。由題意知：小球輻射功率為（瓦）所以：離球中心2米處聲強為。聲壓振幅。質點振速。2.解：，，水平波數：。《水聲學原理》課程考試題（B卷）一、填空題（15%）1.深海聲道中，初始掠角較大的聲線跨度。2.剛性大球的目標強度是。3.復數聲反射系數的模表示反射聲波與入射聲波的之比，幅角表示反射聲波與入射聲波的之差。4.海洋混響可分為、和三類。5.潛艇目標特性可形象地用形描述。6.影響海水中聲速變化的三個主要因素是、和。7.艦艇輻射噪聲由、和三部分構成。8.用描述高、低頻近似，為波數，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別可以表示為和。二、簡答題（35%）1.簡要解釋非均勻平面波現(xiàn)象。（7%）2.簡要解釋匯聚區(qū)現(xiàn)象。（7%）3.簡要解釋表面聲道中接收脈沖信號時上升時間拉長的原因。（7%）4.利用散射場可以視作二次輻射計算的方法，簡要敘述計算海水中氣泡散射聲場的步驟。（14%）三、證明題（20%）證明：在線性分層介質中，聲線的軌跡是圓弧。四、計算題（30%）1.一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡諧球面波，求離開聲源中心2米處的聲壓幅值、質點徑向速度（振速）幅值和聲強。（15%）2.已知均勻硬底淺海聲場簡正波波數的垂直分量為，海深H=90米，聲速c=1500米/秒，求產生簡正波的截止頻率。（15%）《水聲學原理》課程考試題（A卷參考答案）填空1.大。2.,a為半徑。3.振幅、相位。4.體積混響、海面混響和海底混響。5.蝴蝶。6.溫度、鹽度和密度。7.機械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。8.。二、簡答1.平面波由第一介質入射到第二介質，當入射角大于全反射角時，發(fā)生非均勻平面波現(xiàn)象。非均勻平面波現(xiàn)象是：在第二介質界面處有沿界面平行方向傳播的平面波，聲壓幅值隨深度增加而減小。2.匯聚區(qū)現(xiàn)象在聲傳播過程中部分聲能量重新匯聚的現(xiàn)象。用射線方法解釋是不同聲線的焦散區(qū)；用簡正波方法解釋是多號簡正波同相疊加?？傊?，匯聚區(qū)現(xiàn)象中傳播能量超出通常傳播的部分起因于干涉。3.表面聲道中，不同初始掠角的聲線傳播速度不同，因此到達接收點的時間不同，引起接收脈沖信號時上升時間拉長。4.要點：=1\*GB2⑴利用波動方程求解散射場的通解。=2\*GB2⑵把入射波利用勒讓德函數展開。=3\*GB2⑶由邊界條件確定散射場中的待定系數，并最終確定散射場。三、證明題證明：線性分層介質：（1）。在某一薄層內有，積分得（2）將（1）帶入（2）并計算、整理得：。這是一個圓的方程。因此，聲線軌跡是圓弧。證