Reverberation--reflection Of Sound From Submarine And Surface Vessels pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Routledge

作者:Gerjuoy, E. (EDT)/ Yaspan, A. (EDT)/ Major, K. (EDT)

出品人:

頁數:208

译者:

出版時間:

價格:194

裝幀:HRD

isbn號碼:9780677019000

叢書系列:

圖書標籤:

• 聲學
• 水下聲學
• 艦船噪聲
• 聲反射
• 信號處理
• 海洋工程
• 水聲探測
• 噪聲控製
• 聲學測量
• 海底聲學

寂靜之洋：深海聲學與水下環境探索 本書簡介 在浩瀚無垠的海洋深處，聲波是連接世界的橋梁，是探尋未知領域的核心工具。本書《寂靜之洋：深海聲學與水下環境探索》並非關於特定船隻反射特性的研究，而是聚焦於水下聲傳播的復雜物理機製、現代聲學探測技術在海洋科學中的應用，以及如何在充滿挑戰性的海洋環境中進行有效的聲學信息獲取與解析。 海洋是一個動態、多變的介質。溫度、鹽度、壓力構成的水柱梯度，如同一個復雜的透鏡係統，不斷地重塑著聲波的路徑與強度。本書係統地闡述瞭這些環境因素如何共同作用，形成瞭我們觀察到的水下聲場。從淺海的混響效應到深海的聲道（SOFAR Channel）現象，我們深入探討瞭聲波在不同深度、不同水文條件下的傳播規律，為理解海洋聲學圖景奠定瞭堅實的理論基礎。 第一部分：水下聲傳播的物理基礎 本書開篇即詳細解析瞭聲波在海水中的基本運動規律。海水的聲速（Sound Speed）是決定聲傳播特性的首要參數。我們不僅介紹瞭影響聲速的三個主要因素——溫度、鹽度和深度，還引入瞭如UNESCO方程等精確計算水下聲速剖麵的數學模型。理解這些模型，對於任何從事水下聲學工作的人員都是至關重要的第一步。 隨後，章節深入探討瞭水下聲傳播的幾何光學模型與波動光學模型。在簡單的近場傳播中，幾何光學模型（射綫追蹤法）能有效地預測聲綫的走嚮，解釋摺射、全反射和繞射等現象。然而，當地麵或水麵存在復雜邊界，或者在傳播距離極遠時，波動理論的優勢便顯現齣來。本書詳細介紹瞭菲涅耳（Fresnel）波帶理論，以及傅裏葉變換在聲場閤成中的應用，從而揭示瞭聲波乾涉和疊加的復雜過程。 海麵與海底的相互作用： 海麵和海底並非簡單的反射屏障，它們是聲能的重要散射源和吸收源。我們對海麵粗糙度的建模采用瞭諸如傅孝清（Fuchs-Thomson）模型等先進方法，用以量化風浪對聲波散射的影響。對於海底，本書區分瞭硬質基岩、軟泥質沉積物和多孔介質等不同類型，並應用瞭如費捨爾-謝夫（Fisher-Scheffy）模型來預測聲波在底界麵的吸收、反射和透射係數。這些參數的精確估計，直接關係到水下探測的有效範圍和信噪比。 第二部分：水下聲場的噪聲與混響 任何實用的聲學係統都必須應對背景噪聲的挑戰。本書將水下噪聲源分為人為（Anthropogenic）噪聲和自然（Natural）噪聲兩大類。 自然噪聲的剖析： 自然噪聲是海洋聲學環境的固有特徵。我們詳細分析瞭由風驅動的海浪引起的“白噪聲”（Wenz譜中的高頻部分），以及由遠方風暴、地震活動和生物活動（如鯨魚、蝦群的鳴叫與碰撞）産生的特定頻率噪聲。對於深海的低頻環境，本書著重介紹瞭海底地質活動和遠洋天氣係統産生的背景聲場特徵。 混響現象的精細分析： 混響（Reverberation）是聲波在傳播過程中與水體中的懸浮顆粒、密度不均勻層以及邊界發生多次散射後返迴的信號。與單一的反射波不同，混響是一個連續的、衰減的信號場。本書區分瞭側嚮混響（Lateral Reverberation）、前嚮散射混響和底部混響。特彆地，對於底混響的研究，我們采用瞭先進的統計模型來描述散射點的隨機分布及其對信號包絡的影響，這對於近海底的精確測量至關重要。 第三部分：現代水下聲學探測與成像技術 理解瞭聲傳播的理論後，本書將焦點轉嚮如何利用這些知識來獲取有用的水下信息。本書重點介紹瞭主動聲學係統（如聲呐）和被動聲學係統（如水聽器陣列）的原理與應用。 主動聲呐係統： 聲呐係統是水下探測的核心。本書係統介紹瞭脈衝式聲呐、調頻連續波（FMCW）聲呐的工作原理，以及信號處理中的關鍵技術，如匹配濾波、相乾積纍和多普勒處理。我們探討瞭閤成孔徑聲呐（SAR）和逆閤成孔徑聲呐（ISAR）如何通過係統運動或目標運動來提高分辨率，從而實現對水下復雜目標的精細成像。在目標識彆方麵，本書深入剖析瞭目標特徵提取，特彆是目標散射截麵（RCS）在不同入射角和頻率下的變化規律。 被動聲學監測與定位： 被動聲學依賴於接收環境中自然或人為産生的噪聲。本書詳細闡述瞭水聽器陣列處理（Array Processing）技術，包括延遲求和（Delay-and-Sum）波束形成、自適應波束形成（如Minimum Variance Distortionless Response, MVDR），以及子空間方法（如MUSIC、ESPRIT）在水下目標定位中的應用。這些技術對於水下環境的長期監測、海洋哺乳動物的追蹤和非法水下活動（如非法傾倒或未經許可的潛航器活動）的偵測具有不可替代的作用。 第四部分：水下聲學在海洋科學中的前沿應用 本書的最後部分，將理論與技術應用於實際的海洋科學研究中。 海洋環境要素的聲學測量： 利用聲學技術精確測量水溫、鹽度和流速已成為現代海洋學的一個重要分支。本書介紹瞭聲學多普勒流速剖麵儀（ADCP）的工作原理，以及如何利用聲速剖麵的變化來反演熱鹽結構。此外，本書還探討瞭利用海洋聲學層析成像（Ocean Acoustic Tomography, OAT）技術，通過測量聲波在遠距離傳播時的群速和走時變化，來宏觀地監測大洋中尺度渦流和深層環流的結構。 深海地質與生物聲學： 在海底探測方麵，本書討論瞭高頻側掃聲呐和淺層剖麵儀在繪製海底地形地貌、識彆沉積物類型和勘測水下管綫方麵的應用。在生物聲學領域，我們研究瞭如何利用聲學特徵來量化浮遊生物群落的生物量、區分不同物種的活動模式，並評估這些生物活動對水下聲傳播環境的動態影響。 通過對這些復雜主題的全麵梳理，《寂靜之洋：深海聲學與水下環境探索》旨在為海洋工程、海洋科學、聲學研究及相關領域的研究人員、工程師和決策者提供一個深入、係統且具有高度實踐指導意義的參考指南，使讀者能夠更好地理解和駕馭水下聲學的廣闊領域。

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