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第一章信号、信道及声呐方程1

1.1 水声学的信息空间1

1.2 声呐信号及系统的分辨能力4

1.3 水声信道对信号的影响7

1.4 声呐方程16

第二章作为水声信道的海洋介质20

2.1 海洋中的声速及声吸收20

2.1.1 海水中声速的基本公式20

2.1.2 海水中的声吸收衰减21

2.1.3 典型声速剖面27

2.2 海底及其声学特性32

2.2.1 海底沉积层的概况32

2.2.2 沉积物的取样分析34

2.2.3 海底地貌36

2.2.4 海底反射性能41

2.3 海面及其声学特性46

2.3.1 表面波浪的概况46

2.3.2 海浪谱49

2.3.3 波高，风速与海况51

2.4 海洋中的内波55

2.5 海洋中的局部非均匀体60

2.5.1 温度“微”结构水团60

2.5.2 生物散射体及深水散射层(DSL)61

第三章水声场的基本概念与理论方法69

3.1 波动方程与定解条件69

3.2 分层介质中点源声场的积分表示74

3.3 一维波动方程的可解情况77

3.4 W.K.B.近似81

3.4.1 基本思想及解的形式82

3.4.2 W.K.B.解的物理图象83

3.4.3 W.K.B.解的适用判据85

3.4.4 W.K.B.解在“反转点”附近的解析延拓87

3.4.5 W.K.B.近似下的平面波反射问题89

3.5 二阶反转点及“射线分裂”93

3.6 分层介质中点源声场的谱表示96

3.7 简正波场与旁侧波场99

3.8 射线-简正波(Ray-Mode)近似理论105

3.9 射线声学理论111

3.9.1 射线声学的基本方程111

3.9.2 分层介质中的射线方程114

3.9.3 分层介质中的声线图118

3.9.4 广义射线120

3.10 简正波表示与射线表示之间的关系135

3.10.1 简正波生成函数与广义射线生成函数之间的傅氏变换关系136

3.10.2 简正波与经典射线之间的局部转换关系142

3.10.3 射线向简正波场的转化147

3.10.4 关于转化条件的讨论151

3.11 指向性声源在分层介质中的声场154

3.11.1 平面辐射器在自由空间的指向函数154

3.11.2 分层介质中指向性声源的简正波理论155

3.12 介质水平变化的问题162

第四章浅海典型声场分析170

4.1 平滑平均场强及海底反射损失模型170

4.1.1 浅海中的平滑平均场强170

4.1.2 “三参数”界面反射损失模型175

4.2 浅海均匀层声场的分析182

4.2.1 浅海均匀层声场的简正波表示183

4.2.2 Pekeris问题185

4.2.3 平均场强结构195

4.2.4 海底反射参数对平均场强结构的控制202

4.2.5 平均场强结构的频率依赖关系207

4.2.6 任意反射损失时的场强分析208

4.3 浅海均匀层中脉冲的传播210

4.3.1 脉冲峰值衰减与能量衰减的关系210

4.3.2 脉冲多途拖散与相关损失218

4.4 浅海负梯度声场分析222

4.4.1 平滑平均场强的分析223

4.4.2 “角功率谱”表示的平均场强236

4.4.3 负梯度浅海中脉冲的多途拖散238

4.5 浅海负跃层声场分析244

4.6 浅海表面声道平均声场的分析255

第五章深海典型声场分析262

5.1 深海混合层声道262

5.1.1 射线分析263

5.1.2 波动理论分析265

5.1.3 混合层中的平滑平均场强272

5.1.4 混合层中TL的经验公式274

5.2 深海SOFAR会聚带声场275

5.2.1 SOFAR信号波形277

5.2.2 会聚带声场的射线分析278

5.2.3 会聚带声场的波动解286

6.1.1 近程混响的射线理论298

6.1 海洋中的混响298

第六章海洋中的混响与噪声298

6.1.2 作为一次散射场的混响302

6.1.3 浅海均匀层远程混响310

6.1.4 浅海负跃层远程混响314

6.1.5 混响强度与脉宽的关系321

6.1.6 混响的统计特性323

6.1.7 散射强度数据329

6.2 海洋环境噪声331

6.2.1 谱级331

6.2.2 噪声场的“构成”理论335

6.2.3 噪声场的指向性338

6.2.4 波导中的噪声场及匹配滤波346

7.1 目标反射问题351

第七章目标反射及舰船辐射噪声351

7.1.1 刚性小球的瑞利散射352

7.1.2 几何镜反射及“象脉冲”理论355

7.1.3 弹性体散射的一般概况357

7.1.4 惠更斯积分与费涅尔带方法362

7.1.5 液球散射的波动解368

7.1.6 海洋生物的散射问题372

7.1.7 目标强度的一些实验数据375

7.2 舰船辐射噪声特性376

7.2.1 辐射噪声源的一般特性376

7.2.2 舰船辐射噪声信号的描写378

第八章信号场的散射与起伏387

8.1 由海水介质随机不均匀性引起的声场起伏389

8.2 粗糙随机表面引起的声场起伏397

8.3 内波引起的声场起伏401

8.4 浅海信道中信号场的横向相关412

8.5 矩方法417

8.6 散射引起的平均场(有规分量)的衰降425

8.6.1 Eckart 理论426

8.6.2 微扰理论(Бacc 方法)430

8.6.3 内波对平均场的衰降436

第九章数值声场预报与信道匹配问题445

9.1 海洋声场的数值预报445

9.1.1 射线场数值解算448

9.1.2 简正波场数值解算450

9.1.3 抛物(P-E)近似方法454

9.2 浅海信道中点源场的匹配462

9.3 传播波形的数值预报465

9.4 垂直线阵过滤简正波抗近场点源干扰的潜在能力468

第十章水声信号处理478

10.1 水声信号处理概况478

10.1.1 水声信号处理的任务478

10.1.2 水声信号处理技术的发展479

10.2 信号、随机过程及线性系统480

10.2.1 窄带确定性信号480

10.2.2 随机信号482

10.2.3 信号的离散表示489

10.2.4 线性系统490

10.2.5 假设检验493

10.3 在高斯噪声背景中检测信号(单通道情况)496

10.3.1 检测已知信号496

10.3.2 形式已知、参数未知的信号501

10.4 在混响背景中检测确定性信号503

10.4.1 混响散射函数503

10.4.2 普通匹配滤波器在混响背景中的性能504

10.4.3 抗混响干扰最佳接收机508

10.5 水听器阵信号处理509

10.5.1 宽带能量检测器——普通标准基阵处理器510

10.5.2 数字多波束阵信号处理512

10.5.3 分波束互相关处理514

10.5.4 被动式窄带处理器——线谱检测器517

10.6 声场的最佳时空处理519

10.6.1 概述519

10.6.2 声场的时空采样519

10.6.3 声场的贝叶斯时空处理523

10.6.4 基于最佳波形估计的最佳时空处理527

10.6.5 时空因子分析534

10.6.6 最佳时空处理器与普通标准基阵处理器的性能比较536

10.6.7 在畸变信道中检测信号543

10.6.8 自适应波束形成器547

10.7 信号参量估计566

10.7.1 几种最佳准则和克拉默-罗界限567

10.7.2 方位角估计571

10.7.3 距离估计——到达时间估计575

10.7.4 频率估计——目标径向速度估计576

10.7.5 在畸变信道中估计信号参量577

10.8 自动检测器579

10.8.1 “或”门减数据率和多次发射历程图显示579

10.8.2 自动检测器概述581

10.8.3 似然比检测器及简化检测器582

10.8.4 减数据率，恒虚警处理585

第十一章水声探测系统简介589

11.1 概述589

11.2 被动式声呐590

11.2.1 噪声测向声呐591

11.2.2 噪声测距声呐594

11.2.3 拖曳线列阵声呐595

11.3 主动式声呐596

11.3.1 主动式声呐的工作体制597

11.3.2 主动式声呐系统概况599

11.3.3 典型声呐介绍603

11.3.4 探雷声呐——连续发射调频声呐606

11.4 航空反潜声呐607

11.4.2 声呐浮标608

11.4.1 直升飞机吊放声呐608

11.5 水声电子对抗设备609

11.5.1 侦察声呐609

11.5.2 声呐干扰器610

11.5.3 假目标610

11.6 水声防潜警戒系统610

11.6.1 固定式声呐监视系统611

11.6.2 拖曳线列阵远程监视声呐611

11.6.3 综合水声反潜探测系统611

11.7 水声探测设备在国民经济中的应用612

11.7.1 测深仪612

11.7.2 鱼群探测仪613

11.7.3 地貌仪——侧扫声呐613

11.7.5 多普勒导航声呐614

11.7.4 地层剖面仪614

第十二章水声换能器615

12.1 结构体的振动分析616

12.1.1 弯张换能器圆拱壳体的振动特性616

12.1.2 有限元法及其对压电弯曲棒的计算623

12.1.3 用能量法推导有限长压电薄圆管的等效电路635

12.2 结构体的声辐射以及声阵中的相互作用638

12.2.1 用边界配值法解声辐射问题638

12.2.2 声辐射的积分公式及其近似解法641

12.2.3 有限元法解声辐射问题645

12.2.4 阵中的相互作用效应649

12.2.5 弯曲圆板换能器阵的互阻抗660

12.3 阵的方向性661

12.3.1 计算阵方向性的一般方法662

12.3.2 在频带内的方向性668

12.3.3 圆柱阵，球阵和宽带恒定束宽阵671

12.3.4 阵元性能的不一致性对阵方向性的影响679

12.4 声源，水听器和声基阵683

12.4.1 概述683

12.4.2 声源，水听器和阵690

12.5 测量技术704

12.5.1 耦合腔中互易参量的理论计算和灵敏度的修正705

12.5.2 脉冲频谱法换能器低频校准708

12.5.3 脉冲平衡比较法精确测定水听器的相位710

12.5.4 压电材料机电性能的测量715

附录Ⅰ 海水吸收系数a数值表720

附录Ⅱ 符号表729