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声呐(纳)技术 :声纳方程
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1、声纳方程,声纳方程的作用 主动、被动声纳方程 声纳方程各个组合分量的含义 利用声纳方程进行声纳性能预报 利用声纳方程进行声纳设计,需掌握的重点内容,2,三,声纳方程的作用?,什么是声纳方程? 该方程是将介质、目标和设备的作用联结在的关系式 声纳方程的作用: 声纳性能预报:声呐方程的功能之一是对已有的或正设计的声呐设备进行性能预报。此时,声呐设备的设计性能是已知的或是已假设好了的,要求对某些有意义的参数,如检测概率或搜索概率做出性能估计。 声纳设计:我们必须找到一组能保证所要求的声纳性能的声纳参数来。,3,三,声纳方程中的参数?,由设备决定的参数:发射器声源级,自噪声级,接收指向性指数,检测阈
2、由介质决定的参数:传播损失,混响级,环境噪声级 由目标决定的参数:目标强度,目标声源级,4,三,主动声纳方程,以噪声为主要背景干扰的主动声呐方程:,以混响为主要背景干扰的主动声呐方程:,5,三,(一)声源级,6,三,(二)传播损失,7,三,(三)噪声级,声呐接收端的噪声包括声呐自噪声和海洋环境噪声,8,三,(四)目标强度,1)定义:,2)强度换算公式:,峰值压力:,能量积分:,3)测量:测量入射脉冲与反射脉冲的峰值压力是最简单的。由目标强度的定义,反射声强是距离目标声学中心1米处的声强,显然这不切实际(对大目标),通常不可能在这个距离上测量,所以需要在更远的距离上进行测量,然后将测量的结果换算
3、到定义中的距离上。,9,三,(四)目标强度,典型目标的强度,10,三,(四)目标强度,典型潜艇目标的吨位及尺寸,11,三,(四)目标强度,12,三,(四)目标强度,典型潜艇目标的强度,13,三,(四)目标强度,典型目标的强度,14,三,(四)目标强度,俄罗斯台风级弹道核潜艇,15,三,分类: 体积混响 海底混响 海面混响,(五)混响级,混响级:,16,三,(五)混响级,1)体积混响:,混响的体积可近似为( 时),17,三,(五)混响级,例,声纳水平与垂直等效波束宽度是12度(0.2弧度),发射宽度为1ms的脉冲,则在1000米的距离上,散射强度为 时,混响目标强度是多少?,18,三,(五)混响
4、级,2)界面混响:,19,三,(五)混响级,例,声纳水平与垂直等效波束宽度是12度(0.2弧度),发射宽度为1ms的脉冲,则在1000米的距离上,散射强度为 时,混响目标强度是多少?,20,三,(六)指向性指数,接收指向性指数定义为由一个无指向性水听器输出的噪声功率级与实际水听器输出噪声功率级的差。它是表征接收水听器或基阵抑制非目标方向干扰能力的参数,容易理解,接收基阵的指向性图(波束图)愈尖锐,指向性指数愈高,抑制噪声的能力愈强。指向性指数要根据具体的换能器基阵来计算。,21,三,(七)检测域,简单地可理解为刚好完成某种职能时接收机输入端需要的信噪比门限。,22,三,被动声纳方程,23,三,
5、被动声纳方程,优质因数,尽管声呐方程是声呐工作者必须熟知且在衡量声呐性能好坏时常用的方程,但这一方程并不是也不可能是全面的。人们常常习惯用作用距离来衡量声呐的优劣,这是不科学的。因为作用距离与声呐系统使用环境有关,而使用环境随地点、时间不同差异很大,所以常常需要附加一些水文条件的限制,例如所谓“良好”水文条件。一个组合参数优质因数,是与作用距离有关的较为科学的衡量标难。,24,三,被动声纳方程,优质因数:,对于主动声呐,当目标强度为0 dB时,这是声呐系统检测到目标时所允许的最大双程传播损失;而对于被动声呐,它是允许的最大单程传播损失。,25,三,声纳作用距离预报,例,给定主动声纳具有声源级SL=120分贝,DI=18分贝,通过处理给出DT=3分贝,当NL=-10分贝时,对于目标强度TS=15分贝求检测距离r。,解:利用噪声背景下的主动声纳方程,26,三,声纳设计,例,在下列条件下:TL=70分贝,NL=0分贝以及处理后DT=-10分贝,要求一被动声纳能检测一SL=50分贝的噪声目标,今确定该被动声纳的接收指向性指数DI?,解:,27,三,
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2026-02-09
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