水声学原理试题+答案Word文件下载.doc
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1.简述复阻抗率的物理意义。
(7%)
2.利用简正波表示,简要解释相干能量和非相干能量。
3.利用刚性小球的散射理论,简要解释晴朗天空呈蓝色、早晚天空呈红色的现象。
4.利用散射场可以视作二次辐射计算的方法,简要叙述计算海水中气泡散射声场的步骤。
(14%)
三、证明题(20%)
气泡内的气体是理想气体,气泡振动时声辐射过程是绝热过程,证明:
气泡振动的恢复力和弹簧恢复力形式一致。
四、计算题(30%)
1.一单频小球源以10瓦的功率向自由空间辐射频率为1000Hz的简谐球面波,求离开声源中心2米处的声压幅值、质点径向速度(振速)幅值和声强。
(15%)
2.均匀硬底浅海中,海水中声速为1500m/s,海深为100米。
求频率为1.5kHz时第一号简正波的水平波数。
《水声学原理》课程考试题(A卷参考答案)
一、填空
1.声压。
2.蝴蝶。
3.。
4.机械噪声、螺旋桨噪声和流噪声。
5.恢复力形式。
6.散射截面大。
7.快。
8.振幅、相位。
二、简答
1.要点:
⑴从定义看,声阻抗是复数表示声压与质点振速相位不一致。
这使得介质中的声强(损耗在介质中的声强)小于平面波声强,这部分损耗声强对应着声阻抗的实部。
⑵由于声压与质点振速相位不一致,引起了声强转变为其它形式的能量(功率)。
2.要点:
⑴各号简正波的能量为非相干能量。
⑵不同号数简正波之间的耦合能量为相干能量。
3.要点:
⑴说明刚性小球散射能量正比于频率4次方。
⑵说明晴天小颗粒散射起主要作用,天空呈蓝色。
⑶说明早晚天空水蒸气多,高频吸收强,因此低频散射占优势,天空呈红色。
4.要点:
⑴利用波动方程求解散射场的通解。
⑵把入射波利用勒让德函数展开。
⑶由边界条件确定散射场中的待定系数,并最终确定散射场。
三、证明:
气泡内气体满足绝热状态方程:
微分得:
。
而:
,所以,,其中,。
而恢复力和弹簧恢复力形式一致。
得证。
四、计算题
1.解:
单频小球源辐射声场为球面波:
声压,质点振速。
计算得声强:
由题意知:
小球辐射功率为(瓦)
所以:
1)离球中心2米处声强为。
2)声压振幅。
3)质点振速。
2.解:
,,水平波数:
《水声学原理》课程考试题(B卷)
1.深海声道中,初始掠角较大的声线跨度。
2.刚性大球的目标强度是。
3.复数声反射系数的模表示反射声波与入射声波的之比,幅角表示反射声波与入射声波的之差。
4.海洋混响可分为、和三类。
5.潜艇目标特性可形象地用形描述。
6.影响海水中声速变化的三个主要因素是、和。
7.舰艇辐射噪声由、和三部分构成。
8.用描述高、低频近似,为波数,为空间尺度,高频近似和低频近似分别可以表示为和。
1.简要解释非均匀平面波现象。
2.简要解释汇聚区现象。
3.简要解释表面声道中接收脉冲信号时上升时间拉长的原因。
证明:
在线性分层介质中,声线的轨迹是圆弧。
2.已知均匀硬底浅海声场简正波波数的垂直分量为,海深H=90米,声速c=1500米/秒,求产生简正波的截止频率。
一、填空
1.大。
2.,a为半径。
3.振幅、相位。
4.体积混响、海面混响和海底混响。
5.蝴蝶。
6.温度、盐度和密度。
7.机械噪声、螺旋桨噪声和流噪声。
8.。
1.平面波由第一介质入射到第二介质,当入射角大于全反射角时,发生非均匀平面波现象。
非均匀平面波现象是:
在第二介质界面处有沿界面平行方向传播的平面波,声压幅值随深度增加而减小。
2.汇聚区现象在声传播过程中部分声能量重新汇聚的现象。
用射线方法解释是不同声线的焦散区;
用简正波方法解释是多号简正波同相叠加。
总之,汇聚区现象中传播能量超出通常传播的部分起因于干涉。
3.表面声道中,不同初始掠角的声线传播速度不同,因此到达接收点的时间不同,引起接收脉冲信号时上升时间拉长。
三、证明题
线性分层介质:
(1)。
在某一薄层内有,积分得
(2)
将
(1)带入
(2)并计算、整理得:
这是一个圆的方程。
因此,声线轨迹是圆弧。
证毕。
4)离球中心2米处声强为。
5)声压振幅。
6)质点振速。
截止频率为至少产生一号简正波的频率。
由题意知。
而,且。
所以,截止频率为
。
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- 声学 原理 试题 答案