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1、水声测量技术课程设计海洋技术海洋技术 08孔诗元孔诗元08021401061、设计目的、设计目的利用声纳方程式的各项参量分析，计算鱼探仪在不同声学和目标条件下的有效作用 围。 讨论在给定条件下，适合的声学设计参数，达到根据不同对象和条件进行声学探测 仪设计的目的。2、设计方法、设计方法2.1 设计原理：设计原理：2.1.1 声纳方程式描述基本公式（分贝单位）SL-2TL+TS-NL+DI=DT回声信号级：EL = SL-2TL+TS信噪比：EL-(NL-DI)=DT计算不同 TS，SL 条件下的最大作用距离（包含在 TL 内，TL=20logr+r）回波的入射声压（回声信号级 EL 的声压线性
2、值单位）可以表示为：(1)220.22 04110r iSppb Tr给定电功率、声学阻抗、等条件下的声源级声压为：(2)2 04IWpcIcD圆形换能器的指向性函数近似为：(3)2exp () ab 圆形换能器的指向性指数近似为：(4)222()()IfaDkac2.1.2 噪声的声压噪声的入射声压：(5)2 2P N INfpD噪声级(6)221.8 0PPNNfNp02为 1Hz 对应的噪声谱级，调查时航船噪声为主，220 吨 11 节航向的钢船，20logNp0 = 145dB 。f 为工作频率，f 为带宽，一般是 f 的 5%。2.1.3 信噪比公式（1）式和（5）式的比为信号与噪声
3、的比(7)3245.80.222342 04exp 2() 10r Si NR NpafWa fTpcSpc r Nf 2.2 设计参数的确定设计参数的确定工作频率，功率，换能器半径，噪声谱，吸收系数，TS，密度，声速（假定值） f = 38 70 120 200 ； %kHzW1= 2000 1000 500 300 ； %Wa1 = 0.16 0.10 0.05 0.03; %malpha=0.01 0.018 0.026 0.04; %dB/m TS=-30 -40 -50 -70; %dBSNR=20; % dB theta=-80: 0.5: 80 % degc=1500m/s,=1
4、.04kg/m3 =0.5 2.3 计算方法计算方法1 满足（7）式对应的角度 所对应的 r 值，即进行解非线性方程运算。2 使用 Matlab 的函数 fzero 解非线性方程。3 对应不同条件进行分类循环运算频率、功率、换能器半径、吸收系数 为 4 组对应关系 （4 次循环）不同 TS 为 4 组（4 次循环）以上两组进行嵌套循环4 将计算的结果（、r）进行直角坐标（x，y）转换后，使用 subplot 和 plot 函数3、设计结果：、设计结果：4、讨论：、讨论：4.1 指向性指向性低频高功率的换能器探测的距离较远。 目标强度越小，能探测到的距离越短。4.2 选取换能器选取换能器鱼体长度
5、和 TS 的关系为：有鳔鱼类： TS=20Lcm-66 【dB】无鳔鱼类： TS=20Lcm-78 【dB】 在给定的目标强度下 TS=【-30 -40 -50 -70】 【dB/m】对应的频率f =【38 70 120 200】 【kHz】功率 W=【2000 1000 500 300】 【W】 换能器半径 a= 【0.16 0.10 0.05 0.03】 【m】 吸收系数 =【0.01 0.018 0.026 0.04】 【dB/m】 鱼的体长值 有鳔鱼类：-30=20L1cm-66； L1=63.96cm；-40=20L2cm-66 L2=19.95cm；-50=20L3cm-66 L3
6、=6.31cm；-70=20L4cm-66 L4=0.63cm；无鳔鱼类：-30=20L1cm-78； L1=251.19cm；-40=20L2cm-78 L2=79.43cm；-50=20L3cm-78 L3=25.19cm-70=20L4cm-78 L4=2.51cm 大麻哈鱼：大麻哈鱼： 有鱼鳔，体长一般为 53-81cm 分布在北太平洋的东西岸。中国以乌苏里江、黑龙江、松花江最多。门江、密江嫩江、 牡丹江以及台湾省得大甲溪也有分布 可用 f=200kHZ w=300W a=0.03m =0.04dB/m 的换能器探测。 纹纹缟缟虾虾虎虎鱼鱼： 有鱼鳔，体长 410cm 生活于河口咸淡水水域及近岸浅水处。退潮后常栖息于海滩 上残存的水洼及岩石间隙的水中，也进入江河下游淡水区甚或在水库及河流上游的小溪 中生活。分布于中国沿海 ;朝鲜、日本。 可用 f=200kHZ w=300W a=0.03m =0.04dB/m 的换能器探测。 扁扁头头哈哈那那鲨鲨 无鱼鳔，鱼体长 23 米，分布于地中海、印度洋及太平洋西北部各海区。栖息近 海底层 可用 f=38kHZ w=2000W a=0.16m =0.01dB/m 的换能器探测。5、总结、总结1.了解了鱼探仪探鱼的原理 2.熟悉了运用 matlab 解一元非线性方程。
