水声学科普连载-5月26日已更新第二节

我想到一节开一个新楼有灌水之嫌，于是将本帖改成了连载贴了，欢迎各位亲讨论批判。更新速度，额，不好意思很难保证，呵呵，我尽量的快点吧。最近工作比较忙，关键是我希望把一些专业的术语和讨论说的浅显让非理工科背景的军迷亲们也尽量能够真的听懂，所以比较难写啊！
第一节：基本知识、声强表示、海洋环境背景噪声与潜艇噪声表示

(1)声学的基本知识：声压和声压级
声的强弱一般由声压来表示，所谓声压是叠加在介质静压力上由于声引起的额外压力。但是用声压表示范围太大(从10的-6次方Pa到10的6次方Pa这么大区间吧），所以一般把它换算成分贝表示。
分贝是一个相对量，说道分贝必须选一个基准，其计算法则是SL=20*log(P/Pref)，这里的P是介质声压，Pref是基准值，该基准值在不同介质中不同，目前国际通用的基准值是水中1uPa，空气中20uPa。待换算成分贝后就不叫声压而叫声压级了，经常听说的噪声xxdB就是指的声压级。
(2)空气中和水中声压级意义的不同
经常听说有人说空气中100多分贝已经很吵很吵了，而某潜艇噪声竟然达到160分贝，坑爹啊！其实并不坑爹，空气中用音响发出的最大声音也就130dB，而水中用换能器可以轻易的发到220dB的声音。这种现象的原因是空气和水介质不同，空气是可压缩的，水是不可压缩的，因此小振幅的声源就能产生较大声强，空气中要产生相同声强振幅要非常大非常大。根据声学欧姆定律，P=(ρc)v，这里面P是声压，ρ是介质密度，c是声速，v是介质质点振速，(ρc)被称作介质特性阻抗。可以看出如果声压相同，由于空气的密度是水的1/800，声速是水的1/4,那么振速会是水中的3200倍，相应的声源振幅也将是水中的3200倍，那才叫坑爹呢，估计早散架了。所以，有规定，水中换能器出水后绝对要关闭电源，否则换能器可能坏掉。
(3)噪声声强的表示方法
前面我们介绍了声强的表示方法——声压级，下面说说具体噪声声强的表示方法。无论是信号还是噪声，在强度——频率分布上都可以归纳为两种：宽带噪声和窄带噪声，窄带声极端一点就是单频信号。 这里就要引入两个声强级的表示方法：谱级和频带级。简单的说，谱级是某一频率噪声的强度，频带级是某一带宽内噪声的总强度。对于单频信号而言，由于只有一个频率，那么谱级就是频带级。对于宽带噪声而言，频带级是各频率上总能量的相加。
(4)海洋噪声
海洋噪声由海洋各种声源产生，其特征是一个宽带的，具有一定频谱结构的宽带噪声。一般来说，在200Hz——50kHz这个主要声纳工作带宽内，其特性是随着频率升高谱级下降的，这个频段内的海洋噪声的大小与海况有关，用谱级表示在3级海况下1kHz的海洋背景噪声谱级是70dB左右，在200Hz——5kHz上海洋背景噪声频带级为106dB，在200Hz—50kHz频带上海洋背景噪声频带级是107dB左右。我一直不清楚大家一直传说的海洋背景噪声95dB是怎么来的，是在何种海况下测量的，到底是谱级还是频带级。我估计吧，是美帝说他们的海狼噪声级95dB与海洋背景噪声接近，因此大家就以讹传讹的说海洋背景噪声是95dB了••••••
(5)潜艇辐射噪声
潜艇辐射噪声是一个多个单频和有一定频谱结构的宽带噪声的叠加。很多军迷都知道，潜艇辐射噪声的来源是螺旋桨噪声、水动力噪声和机械噪声，那么这三者各自产生什么类型的噪声呢?一般来说，螺旋桨在未空化的情况下产生线谱噪声，在空化的情况下成为宽带噪声的主要来源；水动力噪声主要产生低频的宽带噪声，机械噪声是产生宽带噪声的。
那么潜艇辐射噪声如何表示的，很多杂志上都说海狼噪声级95dB，个人认为这是不科学的表示方法。在水声学中因为潜艇噪声也是有频谱结构的，所以对潜艇噪声的评价定义是1kHz上潜艇噪声的谱级，潜艇辐射噪声的一般表示方法是XXdB@1kHz，最多配一幅大致的频率——强度示意图。
根据我对海狼级的了解，各位亲说的95dB就是指海狼级在1kHz上的谱级，这个谱级实际上并没有低于海洋环境噪声背景，只是在可测量的远场距离上（一般要100m以上）因为几何衰减而低于了海洋环境噪声背景。不过这个噪声级确实已经非常难以探测了。
呵呵 ，本节科普就到这里吧，希望能对给位超大军迷对潜艇啊、声纳啊，什么的理解程度提高一点。


我想到一节开一个新楼有灌水之嫌，于是将本帖改成了连载贴了，欢迎各位亲讨论批判。更新速度，额，不好意思很难保证，呵呵，我尽量的快点吧。最近工作比较忙，关键是我希望把一些专业的术语和讨论说的浅显让非理工科背景的军迷亲们也尽量能够真的听懂，所以比较难写啊！
第一节：基本知识、声强表示、海洋环境背景噪声与潜艇噪声表示

(1)声学的基本知识：声压和声压级
声的强弱一般由声压来表示，所谓声压是叠加在介质静压力上由于声引起的额外压力。但是用声压表示范围太大(从10的-6次方Pa到10的6次方Pa这么大区间吧），所以一般把它换算成分贝表示。
分贝是一个相对量，说道分贝必须选一个基准，其计算法则是SL=20*log(P/Pref)，这里的P是介质声压，Pref是基准值，该基准值在不同介质中不同，目前国际通用的基准值是水中1uPa，空气中20uPa。待换算成分贝后就不叫声压而叫声压级了，经常听说的噪声xxdB就是指的声压级。
(2)空气中和水中声压级意义的不同
经常听说有人说空气中100多分贝已经很吵很吵了，而某潜艇噪声竟然达到160分贝，坑爹啊！其实并不坑爹，空气中用音响发出的最大声音也就130dB，而水中用换能器可以轻易的发到220dB的声音。这种现象的原因是空气和水介质不同，空气是可压缩的，水是不可压缩的，因此小振幅的声源就能产生较大声强，空气中要产生相同声强振幅要非常大非常大。根据声学欧姆定律，P=(ρc)v，这里面P是声压，ρ是介质密度，c是声速，v是介质质点振速，(ρc)被称作介质特性阻抗。可以看出如果声压相同，由于空气的密度是水的1/800，声速是水的1/4,那么振速会是水中的3200倍，相应的声源振幅也将是水中的3200倍，那才叫坑爹呢，估计早散架了。所以，有规定，水中换能器出水后绝对要关闭电源，否则换能器可能坏掉。
(3)噪声声强的表示方法
前面我们介绍了声强的表示方法——声压级，下面说说具体噪声声强的表示方法。无论是信号还是噪声，在强度——频率分布上都可以归纳为两种：宽带噪声和窄带噪声，窄带声极端一点就是单频信号。 这里就要引入两个声强级的表示方法：谱级和频带级。简单的说，谱级是某一频率噪声的强度，频带级是某一带宽内噪声的总强度。对于单频信号而言，由于只有一个频率，那么谱级就是频带级。对于宽带噪声而言，频带级是各频率上总能量的相加。
(4)海洋噪声
海洋噪声由海洋各种声源产生，其特征是一个宽带的，具有一定频谱结构的宽带噪声。一般来说，在200Hz——50kHz这个主要声纳工作带宽内，其特性是随着频率升高谱级下降的，这个频段内的海洋噪声的大小与海况有关，用谱级表示在3级海况下1kHz的海洋背景噪声谱级是70dB左右，在200Hz——5kHz上海洋背景噪声频带级为106dB，在200Hz—50kHz频带上海洋背景噪声频带级是107dB左右。我一直不清楚大家一直传说的海洋背景噪声95dB是怎么来的，是在何种海况下测量的，到底是谱级还是频带级。我估计吧，是美帝说他们的海狼噪声级95dB与海洋背景噪声接近，因此大家就以讹传讹的说海洋背景噪声是95dB了••••••
(5)潜艇辐射噪声
潜艇辐射噪声是一个多个单频和有一定频谱结构的宽带噪声的叠加。很多军迷都知道，潜艇辐射噪声的来源是螺旋桨噪声、水动力噪声和机械噪声，那么这三者各自产生什么类型的噪声呢?一般来说，螺旋桨在未空化的情况下产生线谱噪声，在空化的情况下成为宽带噪声的主要来源；水动力噪声主要产生低频的宽带噪声，机械噪声是产生宽带噪声的。
那么潜艇辐射噪声如何表示的，很多杂志上都说海狼噪声级95dB，个人认为这是不科学的表示方法。在水声学中因为潜艇噪声也是有频谱结构的，所以对潜艇噪声的评价定义是1kHz上潜艇噪声的谱级，潜艇辐射噪声的一般表示方法是XXdB@1kHz，最多配一幅大致的频率——强度示意图。
根据我对海狼级的了解，各位亲说的95dB就是指海狼级在1kHz上的谱级，这个谱级实际上并没有低于海洋环境噪声背景，只是在可测量的远场距离上（一般要100m以上）因为几何衰减而低于了海洋环境噪声背景。不过这个噪声级确实已经非常难以探测了。
呵呵 ，本节科普就到这里吧，希望能对给位超大军迷对潜艇啊、声纳啊，什么的理解程度提高一点。