2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫——海洋聲學(xué)技術(shù)在海洋勘探中的運(yùn)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在海洋聲學(xué)探測中，決定聲波傳播速度的主要因素是（）。A.聲源頻率B.海水鹽度C.大氣壓力D.海水溫度2.下列哪種聲學(xué)儀器主要用于探測海底淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和基樁狀況？（）A.主聲吶B.旁聲吶C.淺地層剖面儀（SDP）D.多波束測深系統(tǒng)3.多普勒測深儀利用聲波的多普勒效應(yīng)來測量（）。A.海底地形高程B.海水聲速C.船舶航速D.海洋噪聲強(qiáng)度4.海洋環(huán)境噪聲的主要來源不包括（）。A.海浪B.海流C.風(fēng)吹D.地震活動(dòng)（指構(gòu)造性地震）5.在海洋地震勘探中，將零偏移距道集進(jìn)行疊加處理的主要目的是（）。A.提高分辨率B.增強(qiáng)信號(hào)、壓制噪聲C.改變頻率成分D.延長記錄時(shí)間6.側(cè)掃聲吶通過發(fā)射聲波并接收回波來形成（）。A.地震剖面圖B.海底地形地貌圖C.地?zé)豳Y源分布圖D.海洋生物分布圖7.聲波在從聲速較高的介質(zhì)傳播到聲速較低的介質(zhì)時(shí)，其傳播方向會(huì)（）。A.向法線方向偏折B.遠(yuǎn)離法線方向偏折C.保持不變D.無法確定8.下列哪種技術(shù)通常用于被動(dòng)聲學(xué)監(jiān)測，以探測和定位海洋哺乳動(dòng)物？（）A.主動(dòng)聲吶探測B.地震反射法C.水聽器陣列監(jiān)測D.多波束測深9.聲納的分辨率主要取決于（）。A.聲波頻率B.聲源功率C.信號(hào)處理算法D.以上都是10.海底反射系數(shù)的大小主要取決于（）。A.入射角和兩種介質(zhì)聲阻抗的差值B.入射角和海水溫度C.聲源頻率和海水鹽度D.接收器靈敏度二、填空題（每空1分，共15分）1.聲波在海洋介質(zhì)中傳播時(shí)，能量會(huì)隨著傳播距離的增加而__________，這種現(xiàn)象稱為聲波衰減。2.利用聲波在水下傳播速度相對(duì)恒定（或變化規(guī)律已知）的原理，通過測量聲波往返__________的時(shí)間來計(jì)算探測目標(biāo)距離的方法，稱為時(shí)差法。3.海洋噪聲通?？梢苑譃槿悾捍霸肼暋⒑Ｑ蟓h(huán)境噪聲和__________噪聲。4.主聲吶主要用于繪制海底__________圖，顯示海底地形起伏。5.海洋地震勘探中，產(chǎn)生初始地震子波的主要能量來源是__________。6.淺地層剖面儀（SDP）通常采用__________（填“主動(dòng)”或“被動(dòng)”）聲學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行探測。7.聲波的多普勒效應(yīng)是指當(dāng)聲源和接收器之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器接收到的聲波頻率會(huì)發(fā)生__________的現(xiàn)象。8.海洋聲學(xué)成像技術(shù)包括聲吶測繪、高分辨率地震勘探和__________成像等。9.聲波在傳播過程中遇到不同介質(zhì)分界面時(shí)會(huì)發(fā)生__________和反射。10.為了提高海洋聲學(xué)探測的分辨率，通常需要采用__________頻率的聲波。三、判斷題（每題1分，共10分）1.海洋聲學(xué)技術(shù)是現(xiàn)代海洋探測的主要手段之一，在資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、科學(xué)研究等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。（）2.聲波在海水中的傳播速度僅與溫度有關(guān)。（）3.主動(dòng)聲吶系統(tǒng)需要向水中發(fā)射聲波，并接收反射回來的回波。（）4.旁聲吶可以提供大范圍的海底地形信息，但分辨率較低。（）5.海底聲學(xué)參數(shù)（如聲速、聲阻抗）的分布對(duì)海洋聲波的傳播路徑和探測結(jié)果有顯著影響。（）6.地震反射法是目前尋找海底油氣資源最有效的方法。（）7.聲納的分辨率越高，能夠分辨的目標(biāo)就越小。（）8.海洋環(huán)境噪聲會(huì)對(duì)海洋聲學(xué)探測造成干擾，尤其是在進(jìn)行被動(dòng)聲學(xué)監(jiān)測時(shí)。（）9.聲波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，其波陣面形狀保持不變。（）10.多普勒測深儀不受海水聲速變化的影響，因此測量結(jié)果非常精確。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋聲學(xué)探測中，聲波衰減的主要影響因素。2.簡述主動(dòng)聲吶系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。3.簡述海洋地震勘探中，共中心點(diǎn)（CSP）道集疊加的原理。4.簡述側(cè)掃聲吶和淺地層剖面儀在探測目的和成像原理上的主要區(qū)別。五、計(jì)算題（共10分）假設(shè)在溫度為10℃、鹽度為35‰的海水中，聲速為1480m/s。一艘研究船上的聲納向海底發(fā)射一聲脈沖，經(jīng)過3.8秒接收到反射回來的回波。請(qǐng)計(jì)算：1.聲波從船底到海底再返回船底的總傳播距離是多少米？2.假設(shè)海水聲速在該區(qū)域是恒定的，則該處海底距離船底有多深？六、論述題（10分）論述海洋聲學(xué)技術(shù)在海洋資源勘探（特別是油氣勘探）中的應(yīng)用過程，包括主要采用的聲學(xué)方法、數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理的基本步驟以及結(jié)果解釋中需要注意的問題。試卷答案一、選擇題1.B解析：海水溫度、鹽度和壓力是影響海水聲速的主要因素，其中溫度影響最顯著。溫度升高，聲速加快。2.C解析：淺地層剖面儀（SDP）專門用于探測海底淺層（通常幾米到幾十米）的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、基樁、管道等。3.A解析：多普勒測深儀利用聲波發(fā)射和接收之間的多普勒頻移，根據(jù)頻移大小計(jì)算聲波在垂直方向上的傳播時(shí)間，從而測得水深。4.D解析：海洋環(huán)境噪聲主要來源于海浪、海流、風(fēng)、船舶以及海洋生物等，而構(gòu)造性地震雖然能產(chǎn)生聲波，但通常不是日常海洋環(huán)境噪聲的主要構(gòu)成部分。5.B解析：疊加處理是地震資料處理中的核心步驟，旨在通過疊加來自相同地質(zhì)界面的反射波，增強(qiáng)有效信號(hào)能量，同時(shí)壓制隨機(jī)噪聲，提高信噪比。6.B解析：側(cè)掃聲吶通過向海底發(fā)射扇形聲束，接收反射回波，根據(jù)回波強(qiáng)度和聲束掃描角度繪制出詳細(xì)的海底地形地貌圖。7.B解析：根據(jù)斯涅爾定律，當(dāng)聲波從聲速較高的介質(zhì)傳播到聲速較低的介質(zhì)時(shí)，折射角大于入射角，即遠(yuǎn)離法線方向偏折。8.C解析：水聽器陣列通過接收環(huán)境中的水下聲音信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理和譜分析，可以用來監(jiān)測和定位海洋哺乳動(dòng)物等聲源。9.A解析：聲納的分辨率（特別是距離分辨率和方位分辨率）主要取決于聲波頻率，頻率越高，分辨率越好。但高頻率也意味著衰減大、探測距離短。10.A解析：海底反射系數(shù)是界面兩側(cè)介質(zhì)聲阻抗（聲速與密度的乘積）之差的函數(shù)，差值越大，反射越強(qiáng)。二、填空題1.減小解析：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)因介質(zhì)吸收、散射等因素導(dǎo)致能量損失，使聲強(qiáng)隨距離增加而衰減。2.時(shí)間解析：時(shí)差法是利用聲波傳播速度和測得的時(shí)間來計(jì)算距離的基本原理，距離等于（聲速*時(shí)間）/2（因?yàn)橥担?.生物解析：海洋噪聲通常分為船舶噪聲（人為）、海洋環(huán)境噪聲（自然，如海浪、海流、風(fēng)）和生物噪聲（生物活動(dòng)產(chǎn)生）。4.地形解析：主聲吶（或稱聲吶測繪系統(tǒng)）的主要功能是獲取海底地形信息，生成海底地形圖。5.震源解析：在主動(dòng)海洋地震勘探中，震源（如空氣槍、炸藥）是產(chǎn)生初始地震子波（即反射波）的能量來源。6.主動(dòng)解析：淺地層剖面儀通過向海底發(fā)射聲脈沖并接收回波來探測淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于主動(dòng)聲學(xué)系統(tǒng)。7.改變解析：多普勒效應(yīng)的核心是接收到的聲波頻率相對(duì)于發(fā)射頻率發(fā)生了變化（增加或減少）。8.生物聲學(xué)解析：海洋聲學(xué)成像技術(shù)涵蓋了對(duì)海底地形的聲吶測繪、對(duì)海底以下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探查（高分辨率地震）以及對(duì)海洋生物的聲學(xué)探測（生物聲學(xué)成像）。9.折射解析：當(dāng)聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，在分界面處會(huì)發(fā)生一部分聲能被反射回原介質(zhì)，另一部分聲能發(fā)生方向改變進(jìn)入第二種介質(zhì)的現(xiàn)象，即折射。10.更高解析：提高聲納分辨率的關(guān)鍵技術(shù)之一是使用更高頻率的聲波，因?yàn)轭l率越高，波長越短，越能分辨細(xì)小的目標(biāo)或特征。三、判斷題1.√解析：海洋聲學(xué)技術(shù)是利用聲波在海洋中傳播的特性進(jìn)行探測、測量和通信的技術(shù)，是海洋科學(xué)研究和資源開發(fā)的重要工具。2.×解析：海水聲速主要受溫度、鹽度和壓力的影響。溫度是主要影響因素，但鹽度和壓力（深度）同樣重要。3.√解析：主動(dòng)聲吶系統(tǒng)的工作原理就是發(fā)射聲波脈沖到水下，然后接收目標(biāo)或環(huán)境反射回來的回波信號(hào)。4.√解析：側(cè)掃聲吶覆蓋范圍廣，能提供大范圍的海底圖像，但受聲束角度、海底復(fù)雜反射等因素影響，精細(xì)分辨率通常不如淺地層剖面儀或高分辨率地震。5.√解析：海底的聲學(xué)特性（聲速剖面、聲阻抗）決定了聲波如何傳播、反射和折射，直接影響聲學(xué)探測儀器（如聲吶、地震儀）的記錄和成像結(jié)果。6.√解析：地震反射法是目前尋找海底油氣資源最主要、最有效的勘探方法，通過分析地下的反射波信息來推斷油氣藏的存在。7.√解析：分辨率是指區(qū)分兩個(gè)靠得很近的目標(biāo)的能力。聲納分辨率越高，意味著它能區(qū)分的兩個(gè)目標(biāo)在空間上需要靠得越近，即能分辨的目標(biāo)越小或細(xì)節(jié)越精細(xì)。8.√解析：海洋環(huán)境噪聲（尤其是船舶噪聲和海洋環(huán)境噪聲）會(huì)疊加在有效信號(hào)上，降低信噪比，干擾聲納成像和地震數(shù)據(jù)采集與解釋，尤其是在需要高信噪比的被動(dòng)監(jiān)測或精細(xì)勘探中。9.√解析：在均勻介質(zhì)中，聲波以相同速度傳播，波陣面（代表波峰或波谷的平面）會(huì)保持其形狀（如球形或平面）并勻速擴(kuò)展。10.×解析：多普勒測深儀雖然利用多普勒效應(yīng)，但其測量深度仍依賴于聲速。海水聲速受溫度、鹽度、壓力（深度）的影響而變化，如果聲速測量不準(zhǔn)確或變化未修正，會(huì)影響測深精度。四、簡答題1.海洋聲學(xué)探測中，聲波衰減的主要影響因素包括：*介質(zhì)吸收：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量，導(dǎo)致聲強(qiáng)衰減，這與頻率有關(guān)（通常頻率越高，吸收越大）。*散射：聲波遇到介質(zhì)中不均勻體（如氣泡、懸浮顆粒、生物等）時(shí)，會(huì)向各個(gè)方向散射，導(dǎo)致主聲束能量損失。*多徑效應(yīng)：聲波在海底、海面之間多次反射和折射，形成多條傳播路徑，部分能量被分散到非期望方向，造成信號(hào)衰減和失真。*空化效應(yīng)：在特定條件下（如靠近氣泡），聲波壓力可能導(dǎo)致液體空化，消耗聲能。2.主動(dòng)聲吶系統(tǒng)的主要組成部分及其功能：*聲源（發(fā)射換能器）：將電能轉(zhuǎn)換為聲能，向水中發(fā)射聲波脈沖。功能是產(chǎn)生探測信號(hào)。*換能器陣（接收換能器）：接收從目標(biāo)或環(huán)境反射回來的聲波信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。功能是接收回波信號(hào)。*信號(hào)處理單元：對(duì)接收到的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、相關(guān)處理等，提取有用信息。功能是處理和增強(qiáng)信號(hào)。*控制和顯示單元：控制聲吶系統(tǒng)的工作，并將處理后的數(shù)據(jù)以圖像、數(shù)據(jù)等形式顯示出來。功能是操作、顯示和記錄。3.海洋地震勘探中，共中心點(diǎn)（CSP）道集疊加的原理：檢波器通常按共中心點(diǎn)（CSP）的形式布設(shè)，即多個(gè)檢波器圍繞一個(gè)假設(shè)的地下反射界面中心（共中心點(diǎn)）排列。對(duì)于來自同一反射界面的反射波，無論它從哪個(gè)檢波器接收，到達(dá)共中心點(diǎn)的時(shí)間都是相同的（忽略靜校正）。將這些來自同一共中心點(diǎn)的道（即具有相同偏移距的道）記錄在一起，形成共中心點(diǎn)道集。然后，對(duì)每個(gè)共中心點(diǎn)道集內(nèi)的道進(jìn)行疊加。由于來自同一界面的反射波在時(shí)間上是一致的，疊加可以增強(qiáng)有效反射信號(hào)的能量，壓制隨機(jī)噪聲和無關(guān)信號(hào)，從而提高信號(hào)品質(zhì)，并有助于識(shí)別和追蹤地下反射界面。4.側(cè)掃聲吶和淺地層剖面儀在探測目的和成像原理上的主要區(qū)別：*探測目的：側(cè)掃聲吶主要用于繪制大范圍、高分辨率的海底地形地貌圖，顯示海床的詳細(xì)形態(tài)、底質(zhì)類型、覆蓋物等信息；淺地層剖面儀主要用于探測海底淺層（幾米到幾十米）的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，如基樁、管道、埋藏物、沉積層厚度、斷層、天然氣水合物等。*成像原理：側(cè)掃聲吶通過發(fā)射扇形聲束，接收來自海底反射的回波強(qiáng)度，根據(jù)回波強(qiáng)度和聲束位置繪制出像照片一樣的海底聲學(xué)圖像，反映海床表面的細(xì)節(jié)；淺地層剖面儀通過向海底發(fā)射線性聲束（通常較寬），接收來自海底淺層界面的回波（主要是底界面反射波），根據(jù)回波到達(dá)時(shí)間、強(qiáng)度等信息，繪制出反映淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)垂直剖面的聲學(xué)圖像。五、計(jì)算題1.總傳播距離=(1480m/s*3.8s)/2=2812m解析：聲波往返總時(shí)間是3.8秒，因此單程時(shí)間是3.8s/2=1.9s。總傳播距離=聲速*單程時(shí)間。2.海底深度=2812m/2=1406m解析：海底深度等于聲波從船底到海底的單程傳播距離。六、論述題（此題需要展開論述，以下為要點(diǎn)提示，非完整答案）論述應(yīng)包含以下方面：*概述：海洋聲學(xué)技術(shù)是油氣勘探的重要手段，主要通過主動(dòng)聲學(xué)方法（如空氣槍震源配合水聽器或聲納）探測海底以下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。*主要方法：重點(diǎn)介紹海洋地震勘探，特別是高分辨率地震方法在油氣勘探中的應(yīng)用?？赡苌婕皽\地層剖面儀用于基樁和淺層構(gòu)造調(diào)查。*數(shù)據(jù)采集：闡述采集過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如震源選擇（能量、頻率）、檢波器布設(shè)（道距、偏移距）、記錄系統(tǒng)（道數(shù)、采樣率）、以及需要考慮的環(huán)境因素（噪聲、聲速剖面）。*數(shù)