目錄
第二版前言
第一版前言
第一章 信號、信道及聲吶方程 1
1.1 水聲學的信息空間 1
1.2 聲吶信號及系統(tǒng)的分辨能力 3
1.3 水聲信道對信號的影響 6
1.4 聲吶方程 14
參考文獻 16
第二章 作為水聲信道的海洋介質 18
2.1 海洋中的聲速及聲吸收 18
2.1.1 海水中聲速的基本公式 18
2.1.2 海水中的聲吸收衰減 19
2.1.3 典型聲速剖面 23
2.2 海底及其聲學特性 28
2.2.1 海底沉積層的概況 28
2.2.2 沉積物的取樣分析 30
2.2.3 海底地貌 32
2.2.4 海底反射性能 36
2.3 海面及其聲學特性 40
2.3.1 表面波浪的概況 40
2.3.2 海浪譜 42
2.3.3 波高，風速與海況 44
2.4 海洋中的內波 47
2.5 海洋中的局部非均勻體 51
2.5.1 溫度“微”結構水團 51
2.5.2 生物散射體及深水散射層(DSL) 52
參考文獻 55
第三章 水聲場齣基本概念與理論方法 59
3.1 波動方程與定解條件 59
3.2 分層介質中點源聲場的積分表示 63
3.3 一維波動方程的可解情況 66
3.4 W.K.B近似 69
3.4.1 基本思想及解的形式 70
3.4.2 W.K.B解的物理圖像 71
3.4.3 W.K.B解的適用判據(jù) 73
3.4.4 W.K.B解在“反轉點”附近的解析延拓 75
3.4.5 W.K.B近似下的平面波反射問題 76
3.5 二階反轉點及“射線分裂” 81
3.6 分層介質中點源聲場的譜表示 83
3.7 簡正波場與旁側波場 87
3.8 射線—簡正波近似理論 92
3.9 射線聲學理論 98
3.9.1 射線聲學的基本方程 98
3.9.2 分層介質中的射線方程 101
3.9.3 分層介質中的聲線圖 104
3.9.4 廣義射線 106
3.10 簡正波表示與射線表示之間的關系 120
3.10.1 簡正波生成函數(shù)與廣義射線生成函數(shù)之間的傅里葉變換關系 120
3.10.2 簡正波與經(jīng)典射線之間的局部轉換關系 127
3.10.3 射線向簡正波場的轉化 130
3.10.4 關于轉化條件的討論 135
3.11 指向性聲源在分層介質中的聲場 138
3.11.1 平面輻射器在自由空間的指向函數(shù) 138
3.11.2 分層介質中指向性聲源的簡正波理論 139
3.12 介質水平變化的問題 145
參考文獻 149
第四章 淺海典型聲場分析 154
4.1 平滑平均場強及海底反射損失模型 154
4.1.1 淺海中的平滑平均場強 154
4.1.2 “三參數(shù)”界面反射損失模型 158
4.2 淺海均勻層聲場的分析 164
4.2.1 淺海均勻層聲場的簡正波表示 165
4.2.2 Pekeris問題 166
4.2.3 平均場強結構 176
4.2.4 海底反射參數(shù)對平均場強結構的控制 183
4.2.5 平均場強結構的頻率依賴關系 187
4.2.6 任意反射損失時的場強分析 188
4.3 淺海均勻層中脈沖的傳播 189
4.3.1 脈沖峰值衰減與能量衰減的關系 189
4.3.2 脈沖多途拖散與相關損失 197
4.4 淺海負梯度聲場分析 201
4.4.1 平滑平均場強的分析 201
4.4.2 “角功率譜”表示的平均場強 213
4.4.3 負梯度淺海中脈沖的多途拖散 215
4.5 淺海負躍層聲場分析 221
4.6 淺海表面聲道平均聲場的分析 232
參考文獻 236
第五章 深海典型聲場分析 239
5.1 深�；旌蠈勇暤� 239
5.1.1 射線分析 240
5.1.2 波動理論分析 242
5.1.3 混合層中的平滑平均場強 248
5.1.4 混合層中T1的經(jīng)驗公式 251
5.2 深海SOFAR會聚帶聲場 251
5.2.1 SOFAR信號波形 252
5.2.2 會聚帶聲場的射線分析 255
5.2.3 會聚帶聲場的波動解 260
5.3 聲測海洋學 269
5.3.1 海洋聲層析(OTA) 269
5.3.2 海洋氣候聲學測量(ATOC) 270
參考文獻 273
第六章 海洋中的混響與噪聲 276
6.1 海洋中的混響 276
6.1.1 近程混響的射線理論 276
6.1.2 作為一次散射場的混響 279
6.1.3 淺海均勻層遠程混響 286
6.1.4 混響強度與脈寬的關系 289
6.1.5 混響的統(tǒng)計特性 291
6.1.6 散射強度數(shù)據(jù) 296
6.1 7 全波動混響理論概述 298
6.1.8 波導中混響的新能流模型 300
6.2 海洋環(huán)境噪聲 303
6.2.1譜級 303
6.2.2 噪聲場的“構成”理論 307
6.2.3 噪聲場的指向性 310
6.2.4 波導中的噪聲場及匹配濾波 317
6.2.5 環(huán)境噪聲場與環(huán)境信息 319
參考文獻 319
第七章 目標反射及艦船輻射噪聲 323
7.1 目標反射問題 323
7.1.1 剛性小球的瑞利散射 323
7.1.2 幾何鏡反射及象脈沖理論 325
7.1.3 彈性體散射的一般情況 327
7.1.4 惠更斯積分與菲涅耳帶方法 332
7.1.5 液球散射的波動解 338
7.1.6 海洋生物的散射問題 341
7.1 7 目標強度的一些實驗數(shù)據(jù) 344
7.1.8 目標散射研究的進展概述 345
7.2 艦船輻射噪聲特性 345
7.2.1 輻射噪聲源的一般特性 345
7.2.2 艦船輻射噪聲信號的描寫 347
7.2.3 艦船噪聲研究的進展概述 352
參考文獻 352
第八章 信號場的散射與起伏 355
8.1 由海水介質隨機木均勻性引起的聲場起伏 357
8.2 粗糙隨機表面引起的聲場起伏 363
8.3 內波引起的聲場起伏 367
8.4 淺海信道中信號場的橫向相關 377
8.5 矩方法 382
8.6 散射引起的平均場（有規(guī)分量）的衰降 391
8.6.1 Eckart理論 391
8.6.2 微擾理論(Bacc方法) 396
8.6.3 內波對平均場的衰降 402
參考文獻 406
第九章 數(shù)值聲場預報與信道匹配問題 410
9.1 海洋聲場的數(shù)值預報 410
9.1.1 射線場數(shù)值解算 412
9.1.2 簡正波場數(shù)值解算 415
9.1.3 拋物(PE)近似方法 418
9.2 淺海信道中點源場的匹配 425
9.3 傳播波形的數(shù)值預報 428
9.4 垂直線陣過濾簡正波抗近場點源干擾的潛在能力 431
9.5 垂直陣的信息分析與提取 438
9.5.1 由垂直陣數(shù)據(jù)提取簡正波函數(shù) 438
9.5.2 對短垂直陣簡正波分解能力的改善 439
9.6 波導不變量β 441
9.6.1 β的物理意義及其數(shù)學表達式 442
9.6.2 Pekeris波導的β 443
參考文獻 446
第十章 水聲信號處理 450
10.1 水聲信號處理概況 450
10.1.1 水聲信號處理的任務 450
10.1.2 水聲信號處理技術的發(fā)展 450
10.2 信號、隨機過程及線性系統(tǒng) 451
10.2.1 窄帶確定性信號 451
10.2.2 隨機信號 453
10.2.3 信號的離散表示 459
10.2.4 線性系統(tǒng) 460
10.2.5 假設檢驗 462
10.3 在高斯噪聲背景中檢測信號（單通道情況） 465
10.3.1 檢測已知信號 465
10.3.2 形式已知、參數(shù)未知的信號 469
10.4 在混響背景中檢測確定性信號 471
10.4.1 混響散射函數(shù) 471
10.4.2 普通匹配濾波器在混響背景中的性能 472
10.4.3 抗混響干擾最佳接收機 475
10.5 水聽器陣信號處理 476
10.5.1 寬帶能量檢測器——普通標準陣處理器 476
10.5.2 數(shù)字多波束陣信號處理 478
10.5.3 分波束互相關處理 480
10.5.4 被動式窄帶處理器——線譜檢測器 483
10.6 聲場的最佳時空處理 484
10.6.1 概述 484
10.6.2 聲場的時空采樣 485
10.6.3 聲場的貝葉斯時空處理 488
10.6.4 基于最佳波形估計的最佳時空處理 492
10.6.5 時空因子分析 498
10.6.6 最佳時空處理器與普通標準基陣處理器的性能比較 500
10.6.7 在畸變信道中檢測信號 506
10.6.8 自適應波束形成器 509
10.7 信號參量估計 525
10.7.1 幾種最佳準則和克拉默羅界限 525
10.7.2 方位角估計 529
10.7.3 距離估計——到達時間估計 532
10.7.4 頻率估計——目標徑向速度估計 533
10.7.5 在畸變信道中估計信號參量 533
10.8 自動檢測器 535
10.8.1 “或”門減數(shù)據(jù)率和多次發(fā)射歷程圖顯示 535
10.8.2 自動檢測器概述 536
10.8.3 似然比檢測器及簡化檢測器 537
10.8.4 堿數(shù)據(jù)率，恒虛警處理 539
10.9 空間場匹配處理 540
10.9.1 匹配場處理MFP 540
10.9.2 MIMO聲吶信號處理 542
參考文獻 542
第十一章 水聲探測系統(tǒng)簡介 545
11.1 概述 545
11.2 被動式聲吶 546
11.2.1 噪聲測向聲吶 546
11.2.2 噪聲測距聲吶 549
11.2.3 拖曳線列陣聲吶 549
11.3 主動式聲吶 550
11.3.1 主動式聲吶的工作體制 551
11.3.2 主動式聲吶系統(tǒng)概況 552
11.3.3 典型聲吶介紹 555
11.3.4 探雷聲吶 連續(xù)發(fā)射調頻聲吶 558
11.4 航空反潛聲吶 559
11.4.1 直升飛機吊放聲吶 559
11.4.2 聲吶浮標 559
11.5 水聲電子對抗設備 560
11.5.1 偵察聲吶 561
11.5.2 聲吶干擾器 561
11.5.3 假目標 561
11.6 水聲防潛警戒系統(tǒng) 561
11.6.1 固定式聲吶監(jiān)視系統(tǒng) 561
11.6.2 拖曳線列陣遠程監(jiān)視聲吶 562
11.6.3 綜合水聲反潛探測系統(tǒng) 562
11.7 水聲探測設備在國民經(jīng)濟中的應用 562
11.7.1 測深儀 562
11.7.2 魚群探測儀 563
11.7.3 地貌儀——側掃聲吶 563
11.7.4 地層剖面儀 564
11.7.5 多普勒導航聲吶 564
11.8 聲吶技術新進展 564
11.8.1 潛艇聲吶技術進展 565
11.8.2 水面艦艇聲吶 565
11.8.3 合成孔徑聲吶 565
11.8.4 拖曳線列陣聲吶 565
11.8.5 光進可布設水下聲吶監(jiān)視系統(tǒng) 566
11.8.6 多基站主動聲吶探測系統(tǒng) 566
11.8 7 可持續(xù)工作的近海傳感器網(wǎng) 566
11.8.8 網(wǎng)絡中心反潛戰(zhàn) 566
第十二章 水聲換能器 567
12.1 結構體的振動分析 567
12.1.1 彎張換能器圓拱殼體的振動特性 568
12.1.2 有限元法及其對壓電彎曲棒的計算 574
12.1.3 用能量法推導有限長壓電薄圓管的等效電路 585
12.2 結構體的聲輻射以及聲陣中的相互作用 588
12.2.1 用邊界配值法解聲輻射問題 589
12.2.2 聲輻射的積分公式及其近似解法 591
12.2.3 有限元法解聲輻射問題 594
12.2.4 陣中的相互作用效應 598
12.2.5 彎曲圓板換能器陣的互阻抗 608
12.3 陣的方向性 609
12.3.1 計算陣方向性的一般方法 610
12.3.2 在頻帶內的方向性 615
12.3.3 圓柱陣，球陣和寬帶恒定束寬陣 618
12.3.4 性能的不一致性對陣方向性的影響 625
12.4 聲源、水聽器和聲基陣 629
12.4.1概述 629
12.4.2 聲源、水聽器和陣 634
12.5 測量技術 647
12.5.1 耦合腔中互易參量的理論計算和靈敏度的修正 647
12.5.2 脈沖頻譜法換能器低頻校準 651
12.5.3 脈沖平衡比較法精確測定水聽器的相位 652
12.5.4 壓電材料機電性能的測量 657
參考文獻 658
附錄I 海水吸收系數(shù)α數(shù)值表 661
附錄II 符號表 668
《現(xiàn)代聲學科學與技術叢書》已出版書目 675