2025年水聲學(xué)試題及答案

一、單項選擇題（共10題，每題2分，共20分）

1.水聲學(xué)中，聲波在水中的傳播速度主要受以下哪個因素影響？

A.水的顏色

B.水的溫度、鹽度和壓力

C.水的透明度

D.水的氣味

2.水聲學(xué)中，聲吶(Sonar)一詞的英文全稱是：

A.SoundNavigationandRanging

B.SoundNavigationandRadar

C.SonicNavigationandRanging

D.SonicNavigationandRadar

3.在海洋中，聲波傳播的主要通道是：

A.表面聲道

B.深海聲道

C.底部聲道

D.以上都是

4.水聲學(xué)中，多普勒效應(yīng)是指：

A.聲波頻率隨聲源和接收器相對運動而變化的現(xiàn)象

B.聲波速度隨介質(zhì)密度變化的現(xiàn)象

C.聲波振幅隨距離衰減的現(xiàn)象

D.聲波被水中物體反射的現(xiàn)象

5.水聲學(xué)中，"混響"是指：

A.聲波在水中的多次反射和散射

B.聲波在水中的吸收

C.聲波在水中的折射

D.聲波在水中的衍射

6.水聲學(xué)中，主動聲吶與被動聲吶的主要區(qū)別是：

A.主動聲吶發(fā)射聲波并接收回波，被動聲吶只接收聲波

B.主動聲吶只用于軍事，被動聲吶只用于民用

C.主動聲吶工作在低頻，被動聲吶工作在高頻

D.主動聲吶用于探測潛艇，被動聲吶用于探測魚群

7.水聲學(xué)中，聲吶方程主要用于：

A.計算聲吶系統(tǒng)的最大探測距離

B.計算聲吶系統(tǒng)的功耗

C.計算聲吶系統(tǒng)的成本

D.計算聲吶系統(tǒng)的維護周期

8.水聲學(xué)中，"旁瓣"是指：

A.聲吶主波束之外的次要波束

B.聲吶接收器的主要部分

C.聲吶發(fā)射器的核心部件

D.聲吶系統(tǒng)的噪聲源

9.水聲學(xué)中，"海底反射損失"是指：

A.聲波從海水進入海底時能量的損失

B.聲波在海底傳播時的能量損失

C.聲波從海底返回海水時的能量損失

D.聲波在海底界面處的散射損失

10.水聲學(xué)中，"拖曳線列陣"主要用于：

A.增加聲吶系統(tǒng)的接收靈敏度

B.減少聲吶系統(tǒng)的功耗

C.提高聲吶系統(tǒng)的抗干擾能力

D.以上都是

二、判斷題（共5題，每題2分，共10分）

1.聲波在水中的傳播速度比在空氣中快。（）

2.水聲學(xué)中，高頻聲波比低頻聲波傳播得更遠。（）

3.水聲學(xué)中，"盲區(qū)"是指聲吶無法探測到的區(qū)域，通常是由于聲吶自身發(fā)射的強信號干擾了接收器。（）

4.水聲學(xué)中，"聲影區(qū)"是指聲波無法到達的區(qū)域，通常是由于障礙物的遮擋或聲波的折射。（）

5.水聲學(xué)中，"聲速剖面"是指聲速隨海水深度變化的曲線，對聲波傳播路徑有重要影響。（）

三、多項選擇題（共2題，每題2分，共4分）

1.水聲學(xué)中，影響聲波在水中傳播的因素包括：

A.水溫

B.水鹽度

C.水壓力

D.水中懸浮物

E.水中生物

2.水聲學(xué)中，常見的聲吶系統(tǒng)包括：

A.掃描聲吶

B.側(cè)掃聲吶

C.多波束聲吶

D.合孔徑聲吶

E.以上都是

四、填空題（共5題，每題2分，共10分）

1.水聲學(xué)中，聲波在海水中的傳播速度約為______米/秒。

2.水聲學(xué)中，聲吶方程中的主要參數(shù)包括：聲源級、傳播損失、噪聲級、指向性指數(shù)和______。

3.水聲學(xué)中，"聲納"一詞是______的縮寫。

4.水聲學(xué)中，聲吶系統(tǒng)的"盲距"是指______。

5.水聲學(xué)中，"聲散射"是指聲波遇到不均勻介質(zhì)時向______方向傳播的現(xiàn)象。

五、簡答題（共2題，每題5分，共10分）

1.簡述水聲學(xué)中聲吶方程的基本形式及其各參數(shù)的物理意義。

2.解釋水聲學(xué)中"深海聲道"的形成原理及其對聲波傳播的影響。

參考答案及解析

一、單項選擇題

1.答案：B

解析：聲波在水中的傳播速度主要受水的溫度、鹽度和壓力的影響。一般來說，溫度越高，聲速越快；鹽度越高，聲速越快；壓力越大（即深度越大），聲速越快。水的顏色、透明度和氣味對聲速幾乎沒有影響。

2.答案：A

解析：聲吶(Sonar)一詞的英文全稱是"SoundNavigationandRanging"，意為"聲波導(dǎo)航與測距"。它是利用聲波在水中的傳播特性進行導(dǎo)航、探測和測距的技術(shù)。

3.答案：D

解析：在海洋中，聲波傳播的主要通道包括表面聲道（靠近海面的聲道）、深海聲道（位于海洋中部的聲道）和底部聲道（靠近海底的聲道）。這些聲道是由于聲速隨深度變化而形成的，能夠引導(dǎo)聲波遠距離傳播。

4.答案：A

解析：多普勒效應(yīng)是指當聲源和接收器之間存在相對運動時，接收到的聲波頻率會發(fā)生變化。如果兩者相互靠近，頻率升高；如果兩者相互遠離，頻率降低。這一效應(yīng)在水聲學(xué)中用于測量目標的速度和距離。

5.答案：A

解析：混響是指聲波在水中的多次反射和散射現(xiàn)象。當聲波發(fā)射后，會在海面、海底以及水中物體之間多次反射和散射，形成逐漸衰減的聲場。混響是聲吶系統(tǒng)中的主要干擾源之一。

6.答案：A

解析：主動聲吶系統(tǒng)主動發(fā)射聲波并接收回波，通過分析回波信息來探測目標；而被動聲吶系統(tǒng)只接收水中已有的聲波（如目標輻射的噪聲），不發(fā)射聲波。兩者在原理和應(yīng)用上有明顯區(qū)別。

7.答案：A

解析：聲吶方程是描述聲吶系統(tǒng)性能的基本方程，主要用于計算聲吶系統(tǒng)的最大探測距離。它考慮了聲源級、傳播損失、目標強度、噪聲級、接收靈敏度等因素之間的關(guān)系。

8.答案：A

解析：旁瓣是指聲吶主波束之外的次要波束。它們是聲吶天線方向圖中的次要峰值，會降低聲吶系統(tǒng)的分辨率和抗干擾能力，是聲吶設(shè)計中需要盡量抑制的因素。

9.答案：C

解析：海底反射損失是指聲波從海底返回海水時的能量損失。它取決于海底的材質(zhì)、粗糙度和聲波入射角度等因素，是聲吶系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的重要參數(shù)。

10.答案：D

解析：拖曳線列陣是一種可拖曳在船后的長基線水聽器陣列，主要用于增加聲吶系統(tǒng)的接收靈敏度、減少功耗和提高抗干擾能力。它通過增大基線長度來提高角度分辨率和信噪比。

二、判斷題

1.答案：√

解析：聲波在水中的傳播速度約為1500米/秒，而在空氣中的傳播速度約為340米/秒。因此，聲波在水中的傳播速度比在空氣中快約4.4倍。

2.答案：×

解析：水聲學(xué)中，低頻聲波比高頻聲波傳播得更遠。這是因為高頻聲波在水中衰減更快，而低頻聲波衰減較慢，能夠傳播更遠的距離。這也是為什么遠距離水下通信通常使用低頻聲波的原因。

3.答案：√

解析：盲區(qū)是指聲吶無法探測到的區(qū)域，通常是由于聲吶自身發(fā)射的強信號干擾了接收器，特別是在近距離處。為了避免盲區(qū)，現(xiàn)代聲吶系統(tǒng)通常采用不同的工作模式和頻率。

4.答案：√

解析：聲影區(qū)是指聲波無法到達的區(qū)域，通常是由于障礙物的遮擋或聲波的折射。在水聲學(xué)中，聲影區(qū)常見于聲速剖面變化較大的區(qū)域，如溫躍層附近。

5.答案：√

解析：聲速剖面是指聲速隨海水深度變化的曲線。它對聲波傳播路徑有重要影響，可以形成聲道或聲影區(qū)，是水聲學(xué)研究和聲吶系統(tǒng)設(shè)計中的重要參數(shù)。

三、多項選擇題

1.答案：ABCDE

解析：聲波在水中傳播的速度受多種因素影響，包括水溫（溫度越高，聲速越快）、水鹽度（鹽度越高，聲速越快）、水壓力（壓力越大，聲速越快）、水中懸浮物（影響聲速和衰減）以及水中生物（可能產(chǎn)生氣泡或改變局部聲學(xué)特性）。

2.答案：ABCDE

解析：水聲學(xué)中常見的聲吶系統(tǒng)包括掃描聲吶（用于掃描特定區(qū)域）、側(cè)掃聲吶（用于海底成像）、多波束聲吶（同時發(fā)射多個波束進行測深）、合孔徑聲吶（通過合成大孔徑提高分辨率）等。這些都是水聲學(xué)研究和應(yīng)用中常用的設(shè)備。

四、填空題

1.答案：1500

解析：聲波在海水中的傳播速度約為1500米/秒，這個值會因溫度、鹽度和壓力的變化而略有不同。

2.答案：檢測閾

解析：聲吶方程中的主要參數(shù)包括：聲源級(SL)、傳播損失(TL)、目標強度(TS)、噪聲級(NL)、指向性指數(shù)(DI)和檢測閾(DT)。檢測閾是指聲吶系統(tǒng)能夠可靠檢測信號所需的最小信噪比。

3.答案：聲波導(dǎo)航與測距

解析："聲納"一詞是"聲波導(dǎo)航與測距"的縮寫，英文為"SoundNavigationandRanging"，簡稱Sonar。

4.答案：聲吶系統(tǒng)無法探測到的最小距離

解析：盲距是指聲吶系統(tǒng)無法探測到的最小距離。這是由于聲吶發(fā)射的強信號會干擾接收器，特別是在近距離處，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。

5.答案：多個

解析：聲散射是指聲波遇到不均勻介質(zhì)時向多個方向傳播的現(xiàn)象。這是由于介質(zhì)的不均勻性導(dǎo)致聲波能量向各個方向重新分布，形成散射波。

五、簡答題

1.答案：

聲吶方程的基本形式為：SL-TL+TS-(NL-DI)=DT

其中：

-SL：聲源級，表示聲吶發(fā)射的聲波強度

-TL：傳播損失，表示聲波在傳播過程中的能量衰減

-TS：目標強度，表示目標反射聲波的能力

-NL：噪聲級，表示環(huán)境噪聲和系統(tǒng)噪聲的強度

-DI：指向性指數(shù)，表示聲吶系統(tǒng)的方向性增益

-DT：檢測閾，表示聲吶系統(tǒng)能夠可靠檢測信號所需的最小信噪比

聲吶方程描述了聲吶系統(tǒng)各參數(shù)之間的關(guān)系，用于計算聲吶系統(tǒng)的最大探測距離和評估系統(tǒng)性能。

2.答案：

深海聲道（也稱為SOFAR通道）是由于聲速隨深度變化而形成