哈尔滨工程大学校级精品课程
《水声学》
20052006学年第一学期教案
水声工程学院编2005年12月
f第一章绪
声波在水中的传播性能最好：
论
在海水中，光波和无线电波的传播衰减都非常大，传播距离有限；声波在水中的传播性能好得多：利用深海声道效应，人们可以在5000公里以外，清晰地接收到几磅TNT炸药爆炸时所辐射的声信号（1公斤＝22磅）。
11水声学发展简史
水声学的迅速发展：始于第二次世界大战初期声纳起源：1490年，意大利列昂纳多芬奇在摘记中写道：“如果使船停航，将长管的一端插入水中，而将管的开口放在耳旁，则能听到远处的航船。”它是人类利用水声探测水下目标的最早记载，这种原始“声纳”一直到第一次世界大战还广为采用。水声的第一次定量测量：1827年，瑞士物理学家DCollado
和法国数学家CSturm合作，在日内瓦测量了声速，测得的声速值为1435米秒，与现代测量值十分接近。水声换能进展：1840年，焦耳发现了磁致伸缩效应，1880年皮埃尔居里发现了压电效应；在此基础上，后人支撑和发展了水声压电换能器和磁滞伸缩换能器，实现水中电能和声能之间的转换。水声第一个回声定位方案：1912年，英国“泰坦尼克号”和冰山相撞海难事件发生后不久，英国人LFRichardso
提出水下回声定位方案，他本人未能实现这一方案。军用声纳发展（第一次世界大战）：第一次世界大战后期，反潜成为一个主要研究方向；法国物理学家BLa
geve
和俄国电气工程师CChilowsky采用电容发射器和碳粒接收器作了水下目标的探测实验，1916年接收到海底回波和200米以外的一块装甲板的回波；1917年La
geve
研究成功了石英－钢夹心换能器，并利用了真空管放大器，首次将电子学应用于水声技术；1918年，成功地探测到1500米以外的水下潜艇的反射声。他首次实现了利用回声探测水下目标。第一次世界大战后：水声技持续发展，1925年研制用于传播导航的水声设备回声测深仪。第二次世界大战：进一步推动水声技术的发展，取得很多成果：主、被动声纳，水声制导鱼雷，音响水雷和扫描声纳等。第二次世界大战后：随着电子信息技术和水声技术的迅速发展，形成了低频、大功率、大基阵和综合信号处理为特征的新一代声纳。近年来，最佳时空增益处理机理论的发展、信号处理的自适应技术和大规模集成电路的应用，又酝酿更新一代水声设备的诞生。水声物理研究：在两次大战期间，人们对海水中声波传播规律了解甚少，感到探测距离随季节和r