第1章声纳及声纳方程.ppt

第1章声纳及声纳方程
第1页，共61页，2022年，5月20日，17点36分，星期五
声纳及其工作方式
什么叫声纳？
Sonar—SOund NAvigation and Ranging
利用水下声信息进行探测入射到水听器上，水听器输出电压值；将水听器移置于混响场中，声轴指向目标，水听器输出电压值。
等效平面波混响级RL
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声纳参数
定义：
接收指向性指数DIR
注意：指向性水听器的轴向灵敏度等于无指向性水听器的灵敏度。
物理含义：接收系统抑制背景噪声的能力。
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声纳参数
接收指向性指数DIR
假设：
；
，单位立体角内的噪声功率为Ii。
无指向性水听器产生的均方电压为：
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声纳参数
接收指向性指数DIR
指向性水听器产生的均方电压为：
是归一化的声束图函数。
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声纳参数
接收指向性指数DIR
注意：参数DIR只对各向同性噪声场中的平面波信号（是完全相关信号）有意义；否则需用阵增益来代替DIR。
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声纳参数
接收指向性指数DIR
阵增益：
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声纳参数
接收指向性指数DIR
简单几何形状换能器阵增益：
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声纳参数
定义：设备刚好能正常工作所需的处理器输入端的信噪比值(SNR)。
检测阈DT
注意：对于同种职能的声纳设备，检测阈值较低的设备，其处理能力强，性能也好。
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声纳参数
从能量角度描述了海水介质、声纳目标和声纳设备的特性和效应。
总结
SL
TL
TS
TL
DT
DIR
NL
RL
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声纳方程
、声纳目标和声纳设备作用联系在一起；
；
。
声纳方程
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声纳方程
基本考虑
：信号级-背景干扰级 检测阈
：设备工作带宽内部分背景噪声才起干扰作用。
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声纳方程
主动声纳方程
信号级（回声信号级）：SL-2TL+TS
背景干扰级：NL-DI
注意：换能器声轴指向？
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声纳方程
主动声纳方程
处理器处电信号信噪比：（SL-2TL+TS）-（NL-DI）
主动声纳方程（噪声背景）：
（SL-2TL+TS）-（NL-DI）＝DT
注意：适用于收发合置型声纳，对于收发分置声纳，往返传播损失不能简单用2TL表示；适用于背景干扰为各向同性的环境噪声情况。
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声纳方程
主动声纳方程
主动声纳方程（混响背景）：
（NL-DI）
（SL-2TL+TS）-RL＝DT
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声纳方程
被动声纳方程
噪声源发出的噪声直接由噪声源传播至接收换能器；
噪声源发出的噪声不经目标反射，即无TS；
背景干扰为环境噪声。
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声纳方程
被动声纳方程
（SL-TL）-（NL-DI）＝DT
注意：SL噪声源辐射噪声的声源级。