海底声学探测与底质识别技术的新进展_王润田

文章编号:1000-3630(2002)01~02-0096-03

海底声学探测与底质识别技术的新进展

王润田

(中国科学院东海研究站,上海200032)

摘 要:文章介绍了海底声学探测与底质识别技术的现状及最新进展。重点介绍线性调频声呐(CH IRP)技术和非

线性调频声呐技术(参量阵声呐)在海底沉积层结构、海底地形地貌探测及其在海底沉积物的底质属性分类识别方面的应用。并简要介绍国内外在线性和非线性调频声呐技术及用于沉积物属性识别方面的最新专利技术或最新进展。

关键词:线性调频;底质识别;声学探测

中图分类号:U 666.7 文献标识码:A

Progress in detecting the geological formations and

sediment properties by sound

WANG Run -tian

(Shanghai Acoustics L aboratory,T he Chinese Academy o f Sciences,Shanghai 200032,China)

Abstract:So me new progr ess in detecting the geolog ical formations and sediment properties by acoustic signal ar e pr esented in this pa -per.T he linear or non -linear modulate frequency sonar and its applications in detecting the geo logical formations and classifying seafloor

sediment pr operties are intr oduced.T he new patents and three kinds of non -linear sonar used in classifying seabed sediment by its a -coustic par ameters are also show in the article.

Key words: linear modulate frequency;seabed classification;detecting by acoustic signal

收稿日期:2001-10-10;修回日期:2002-03-09作者简介:王润田(1958-),男,陕西省人,研究员,主要从事海底声学

探测技术的研究。

1 引 言

海底探测与识别是一个经典课题,也有多种手段。在探测方面最常见的是测深仪,在识别方面最为常用的和最可信的是通过机械钻孔等手段直接取得海底沉积物的样品进行分析鉴别。这种直接钻探方式的缺陷是众所周知的。随着现代科学技术的发展,直接取样已逐渐被非接触性探测方法所取代。常见的间接探测手段有光学、声学、数字地震、生物化学等等。激光是一种单色性很好的光源,在海水比较清澈的海域用激光探测海底是一种很好的方法。地波雷达是近年来发展起来的一种地质勘探的新手段,它的电磁波的频带很宽,也可以穿透很深的地层,在淡水域(比如:内陆湖泊及江河入海口处)中用其探测水下沉积结构也是一种有效的手段。但是,由于电磁波在海水中的吸收等原因,很难用于探测海底底质。数字地震仪可以说是宏观探测浅海沉积结构的最佳手段,由于地震波的能量大、频率低,可以做到大深度、大范围的探测沉积结构或海底构

造。而海底声成象和海底摄影技术则可以对海底沉积层的表面结构,尤其是粗糙度等特性进行精确的观测和识别。对于浅海海底沉积物的结构探测和属性识别最为常用的方法是声学探测与识别。声学探测的原理是利用声学换能器产生并向海底发射声波,通过观测记录并分析海底沉积物对于声波的不同反映来了解沉积物的地质属性。由于声波比较容易产生,因此可以连续、高效地进行海底探测。又由于其功率、频率和波束角等特性比较容易控制,其传播行为可以理论计算,因此可以满足不同的探测要求,也可以由回波特征来识别沉积物的地质属性。声学方法在海底探测方面有着诸多的优点,从而得以快速发展。从早期的以探测沉积结构为主的浅地层剖面仪到最新发展起来的兼有高分辨率的结构探测和准确度较高的底质识别能力的多波束参量阵地质声呐,形成了一个功能齐全的声学地质探测设备族。

人们对浅海海底沉积物的探测更感兴趣的是地质属性的探测,结构探测的目的也是要通过钻孔取样等方法来确定层间属性,最后完成沉积属性的探测。这也是海洋工程地质的实际需求。在沉积结构探测中一般只利用声波的时间特征,声波的幅度、频率等其它特征不大被考虑。而这些特征也和沉积物

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之间存在着相互作用,这些相互作用的存在使得我们对沉积物属性的多参数识别成为可能。经过多年的研究及实践,人们提出了多种海底沉积物声学识别和分类方法[1~8]。归纳起来有两种:一种是直接提取沉积物的声学特性,依据沉积物的物理特征或者地质属性与诸多声学特征之间的相互关系进行分类或识别。另一种是利用声波的基本理论建立波动方程,在解波动方程时限定必要的边界条件,调整波动方程中的各种参数,尤其是作为海底边界的边界参数,使其理论值与实测值相匹配,从而确定海底的有关声学参数,依据这些参数再对海底的地质属性进行分类。

上述的识别方法大多是在实验室进行后处理,其实用价值受到限制。基于水下工程地质的需要,海底声学的结构探测和属性分类识别逐渐趋于融合。因此,在海底沉积探测设备的开发设计时,就必须同时考虑对底质属性的实时识别技术的兼容性。下面将介绍线性调频声呐(CH IRP)技术和非线性调频声呐(参量阵声呐)技术及其识别技术。

2线性调频声呐在海底探测及识别中的应用

传统的海底声学探测主要是从单一参数或者从回波强度来判断海底的软硬度、粗糙度等。但由于声波承载的信息有限,进行多参数识别的可能性难度很大,即便用于识别,准确度也难以保证。到了80年代后期,A.De Roos[9]等提出了利用线性调频声呐进行海底沉积物探测与识别的设想。线性调频声呐(CHIRP)是一种宽频带主动声呐,发射的声脉冲是一线性调频信号,其频率通常在几10kH z到200kH z,而载频通常为250kH z。接收由海底散射的回波并进行滤波、放大、转换成数字量存入计算机,结合适当的数据处理或识别算法,在产生沉积结构的同时可以提取能够反映底质特征的声学参数,甚至可以直接将底质属性在计算机屏幕上显示出来。由于CHIRP声呐频带宽,所以可承载更多的信息。可以用它来进行海底探测与多参数底质分类识别。Pace和Gao[10]利用CH IRP声呐从海底回波信号中提取谱特征及倒谱特征用于海底介质的分类识别。参考文献[11]中利用CH IRP声呐从海底回波信号中提取了带能量特征进行湖底沉积物的分类,对5类湖底沉积物的平均正确识别率达到了82. 1%。

为了提高CH IRP声呐的水平分辨率,Guigne[6]发明了一种专利,将单个线性调频声呐换能器密排在一起,组成至少在两个水平方向上正交的二维换能器阵,每个阵元均可单独产生载频为250kHz、调制为5-200kH z、持续时间为10-100L s的窄波束声波。每一个阵元在屏幕上对应一个象素,结合一定的软件识别方法和三维显示方式,几乎可以将海底地形、地质属性或者掩埋物位置等直观地、实时地显示出来。这一点对于工程应用来说很重要。因为目前常见的分类识别都是在实验室进行后处理,不便于工程应用。

线性调频声呐有着声脉冲重复性好、频带宽、所能载的信息量大等优点而得以迅速发展。但是由于它的换能器体积大,波束开角大容易受风、浪的影响,加上为了达到足够的带宽必须对换能器的频响进行软补偿,从而影响了识别的准确性。频率的修正或补偿必须是建立在有足够高的信噪比的基础上,否则这种修正将使识别失去可信度。

3非线性调频声呐技术

非线性调频声呐(参量声呐)技术早在19世纪就已提出。其原理就是在一个换能器上加上两个不同频率的声波,声波在水介质中传播时由于水的非线性效应而形成差频波。改变两个原频频率就可以控制这种差频波的频率,只要两个原频的频率足够接近,就可以形成很低频率的声波,从而具有很强的沉积层穿透能力。由于原频的频率很高,换能器可以制作得很小,波束开角可以很窄,差频声波的指向性几乎与原频的主瓣一样,而且没有旁瓣,也不受差频频率影响。由此可见,参量阵声呐用于海底探测具有明显的优势。小巧的换能器使安装使用方便;很窄的波束使得对海底的水平分辨率很高;较高的原频可以准确探测海底地形、而较低的差频则可以穿透沉积层;可控的差频频率可以承载更多的信息,以便于对沉积层的分类识别。相控阵参量阵声呐可以对风、浪等的影响进行有效的补偿,因此,回波中携带的沉积物的信息更准确。可以说,多波束参量阵声呐更适合于海底探测与识别。

近年来,随着计算机技术的发展,参量阵声呐技术得到快速发展。中国科学院东海研究站受国家海洋863计划820主题委托,开展了具有海底识别与参数估测功能的海底测绘技术的研究,所使用的参量声呐波束开角为1.5b,原频工作频率为150kHz,差频为3-25kH z,长江口实验表明,它具有很好的穿透和水平分辨率。德国SES-96参量阵(差频)精

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声学技术

密测深-浅地层剖面仪是一种提供测深、浅地层剖面解决方案的新型参量阵声呐。系统采用差频原理进行浅地层剖面探测和精确水深测量,具有很高的分辨率(10kHz换能器波束角仅为3.6b),最适合于浅部(50m内)地层及海底管线等目标的精确探测。仅由一个工作站就能完成数据采集及后处理等全部工作,换能器小巧轻便,安装快捷,是进行浅地层剖面及高精度水深测量的最佳设备。配以适当的识别软件可以用于分类识别。中国科学院东海研究站最近研制成功一套/堤防隐患监测声呐0,该声呐是一种新型地质声呐,差频换能器的波束角只有2b,15个波束,原频为100kH z,差频为3kH z、6kHz、8kH z、10kHz、12kH z、15kH z和24kHz等几挡,可以对江河湖底或海底及沉积层进行探测识别或对堤防的损毁程度进行探测和评估。我们可以利用这种声呐来探测海底沉积物的频响特性、提取层间的衰减系数、介质的声阻抗、声速等参数,只要有适当的识别方法,就可以成为兼有海底探测和底质识别功能的工程地质声呐。

4结语

海底声学探测技术正在由结构探测向地质属性探测与识别方向发展。常用的测深仪、多波束扫描声呐等可以用于海底地形的高精度测绘,但由这些声呐回波去识别海底底质是不够准确的。海底底质识别技术必须以获得承载有足够多的地质属性的声波为前提,为了提高识别的可信度,应该是多参数识别。在浅海沉积物探测与识别中参量阵相控阵声呐与CH IRP声呐相比有着更多的优越性,是一种海底声学探测与识别的理想设备。可以相信,随着海底分类识别方法的深入研究,相控参量阵声呐在海底探测方面的应用技术将会得到更大的发展。

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(上接第90页)

上的、与远程线导(包括声自导)鱼雷进行对抗的鱼雷报警手段和对抗器材均不能满足与空投鱼雷对抗的要求。

(3)为了与突发性很强的空投鱼雷进行对抗,要求潜艇与空投鱼雷进行对抗的系统应包括下列几个方面:利用反潜飞机的航行辐射噪声(特别是反潜直升机空中悬停使用吊放声呐搜索目标时的辐射噪声)对飞机进行探测与定位y对反潜飞机布放的主动吊放声呐或声呐浮标进行探测与定位y在20s时间内对空投入水鱼雷进行报警与定向y在报警后的约15s时间内就能起动对抗器材干扰或诱骗鱼雷的寻的y进一步使用硬对抗器材消灭具有多次搜索能力的鱼雷y起动对空武器直接与反潜飞机进行对抗,这是一种增强对抗空投鱼雷能力的有效手段。

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)21卷1-2期(2002)

水下目标回波特性计算的图形声学方法

第３１卷第６期２００６年１１月 声学学报 ＡＣＴＡＡＣＵＳＴＩＣＡ Ｖ０１．３１，ＮＯ．６ ＮＯＶ．，２００６ 水下目标回波特性计算的图形声学方法冰 范军卓琳凯 （上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，振动、冲击、噪声国家重点实验室上海２０００３０） ２００５年６月９日收到 ２００６年３月３日定稿 摘要根据Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似公式建立了一种水下目标回波特性实时工程预报的新方法一可视化图形声学计算方法ＧＲＡＣＯ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＡｃｏｕｓｔｉｃｓＣｏｍｐｕｔｉｎｇ）。该方法利用三维图形处理系统，采用建模软件对水下复杂目标进行几何建模，并基于ＯｐｅｎＧＬ技术把几何模型转化为屏幕上目标的可视化像素图形，获取像素中包含的目标表面法向量和空间距离信息，最后通过把回波特性预报中的面积分转化为屏幕上可视化图形的像素求和计算，完成水下目标回波特性预报。计算结果表明图形声学方法有较高的精度，计算速度比板块元方法快９—１０倍。 ＰＡＣＳ数：４３．３０ Ｇｒａｐｈｉｃａｌａｃｏｕｓｔｉｃｓｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｃｈｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔａｒｇｅｔｓ ＦＡＮＪｕｎＺＨＵＯＬｉｎｋａｉ （Ｓｃｈｏｏｌ吖ＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＯｃｅａｎａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪＳｔａｔａＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｓｈｏｃｋ＆Ｎｏｉｓｅ ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｈａｎｇｈａｉ２０００３０） ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｎ．９，２００５ ＲｅｖｉｓｅｄＭａｒ．３，２００６ ＡｂｓｔｒａｃｔＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＫｉｒｃｈｈｏｆｆａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈ—ＧＲＡＣＯ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＡｃｏｕｓｔｉｃｓＣｏｍｐｕｔ—ｉｎｇ）ｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｔｈｅｅｃｈｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔａｒｇｅｔｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．Ｕｓｉｎｇ３Ｄｇｒａｐｈｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｏｍｐｌｅｘｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔａｒｇｅｔｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＢａｓｉｎｇｏｎＯｐｅｎＧＬ，ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｉｎｔｏｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｍａｇｅｏｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒ’Ｓｓｃｒｅｅｎ，ａｎｄｔａｒｇｅｔｓｕｒｆａｃｅ’Ｓｎｏｒｍａｌｖｅｃｔｏｒａｎｄｓｐａｃｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐｉｘｅｌｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｎｓｔｅａｄｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒａｌｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｔｈｅｆｏｒｅｃａｓｔｏｆｅｃｈｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｔａｒｇｅｔｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｕｍｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｒｏｍａｌｌｔｈｅｐｉｘｅｌｓｉｎｔｈｅｓｃｒｅｅｎｉｍａｇｅ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＧＲＡＣＯｍｅｔｈｏｄｅｎｊｏｙｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｓｐｅｅｄｉｓ９ｔｏ１０ｔｉｍｅｓｆａｓｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＰｌａｎａｒＥｌｅｍｅｎｔｓＭｅｔｈｏｄ． 引言 声呐工程中对于水中复杂形状目标回波特性的预报目前主要采用两种方法。一是基于亮点模型的部件法【１＇２ｊ，这种方法将复杂形状的目标分解为一组简单形状的子目标，每个子目标的回波用解析形式表示，计算简单且物理概念清晰。但由于子目标的限制，对实际目标形状的逼近误差较大；二是数值计算方法［３】，如目前比较常用的板块元方法【剖。这种方法虽然能较精确地逼近复杂形状的目标，并且计算速度比直接数值积分提高了很多，但由于要划分的板块数木国防重点实验室基金资助项目（５１４４４０５０１０１ＪＷ０３０１）量巨大，板块之问的遮挡和消隐也需要耗费大量计算时间和资源，因此仍然满足不了工程实时ｌ生的要求。 随着声呐技术和水下武器系统的发展，要求目标回波特性预报的精度更高、速度更快。基于运算速度快，实时性好的图形化可视化计算技术在雷达ＲＣＳ预测上的成功应用［５－ｓｊ，能否在水下目标上运用该技术便成为了水中目标回波特性研究的一个新方向。 本文建立了适合水下目标回波特性快速预报的可视化图形声学计算方法（ＧＲＡＣＯ）。该方法利用三维图形处理系统，采用建模软件对水下复杂目标进行几何建模，并基于ＯｐｅｎＧＬ技术把几何模型转 　万方数据

2011-11-16声场测试报告书模板

山东省德州市多功能厅音响系统工程 声学测量结果报告 上海海书声光电科技有限公司技术部制 测试日期：2011-07-07

目录 一、测试工程概述 (3) 1.1、测试项目相关说明 (4) 1.2、系统测试依据及标准 (7) 1.3、系统测试点和测量位置的选择 (8) 二、扩声系统声学特性测量指标 (9) 2.1、传声增益 (9) 2.2、传输频率特性 (10) 2.3、声场不均匀度 (10) 2.4、混响时间 (11) 2.5、最大声压级 (11) 2.6、语言传递指数（STI） (12) 2.7、辅音语言清晰度（ALC） (14) 2.8、延迟时间 (15) 2.9、系统噪声级 (15) 2.10、相关附件 (16) 三、售后服务 (19)

一、测试工程概述 根据该音响扩声项目各个厅堂的面积以及使用功能，有选择性的配置音响扩声、数字会议、音视频切换、投影显示和中央控制系统等多媒体多功能会议功能，基本指标为满足国家多用途类相关标准。 本设计说明是我方对音响扩声厅堂系统工程扩声系统设计方案所作的阐述。 工程项目主要包括德州市多功能厅厅堂音响扩声项目，主要涉及音响扩声、数字会议、音视频切换、中央控制和视频显示等功能的设计。 多功能厅是一个多种功能于一体的专业扩声场所，集多媒体会议、网络电视会议、学术交流、技术培训、产品介绍、新闻发布、国际交流、娱乐演出等重要功能于一体的专业扩声厅堂；在设计时，我们本着合适的混响时间，最大的声压级、良好的频率响应、较高的传声增益和一定的语言清晰度等要求做好本次音响工程的设计。 我们采用了一切先进的技术和手段，秉着先进、实用、功能齐全的设计理念，务必使扩声系统能满足国际会议、学术交流、培训使用和娱乐演出等高要求的多功能使用需要。 在本项目中，我们从业主的需求、各厅堂的建筑结构入手，结合以往类似工程的经验，在产品选型、模拟分析、技术实施等方面做好工作。作为从事多年音响扩声厅堂系统设计与维护的集成公司，我们将根据以往在AV系统领域多年来积累的丰富经验，提供适合用户使用的完整解决方案。充分为用户着想，提供良好的设备和优质的售后服务，为用户提供一个良好的解决方案。 此次设计为音响扩声厅堂音响扩声系统工程，主要包括音响扩声系统、数字会议系统、音视频切换系统、中央控制系统和投影视频显示系统等子系统组成，我们根据图纸要求对该项目厅堂扩声设计，根据业主提出的具体要求和实际使用要求，我们结合多年扩声系统设计的经验，我们提出了室内音响扩声系统解决方案，并就此对该厅堂的音响扩声系统做一次全面的系统声场测试工作。 在设计本方案时，我们采用了先进的视听系统设计，采用了大量科技含量较高的产品，结合现代先进的会议系统，做到整体解决方案系统化、集成化、数字化。 与此同时，我们在对此音响系统做声场测试时，也采用了音响行业内主流测试软件SIA SmaartLive和 Systune EASERA，测试设备我们也采用了先进、电气性能优良的电声测试设备。

水下传感器网络的应用和挑战研究

大连理工大学本科外文翻译水下传感器网络的应用和挑战研究 Research Challenges and Applications for Underwater Sensor Networking 学部（院）：电子信息与电气工程学部 专业：电子信息工程 学生姓名：张毅男 学号：201081335 指导教师：殷福亮 完成日期：

水下传感器网络的应用和挑战研究 Research Challenges and Applications for Underwater Sensor Networking 信息科学研讨会南加利福尼亚大学 摘要：(原文中如果无摘要，此内容不写) 要求忠于原文，语意流畅。 关键词： (黑体、小四) （此处空一行） 每段落首行缩进2个汉字；或者手动设置成每段落首行缩进2个汉字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。 图、表、公式如果不加入到译文中，则必须在相应位置空一行。标出图名、表名或公式编号。 参考文献：略（翻译到此为止，此行不省略）

摘要：这篇文章研究了水下传感器网络化的因应用和挑战。我们认为它在近海岸油田的地震监测，装备检测和水下机器人方面具有很大的潜在应用。我们把研究方向定位近程声学通讯，测量与控制，时间同步，声学网络的高时延定位协议，网络长时间持续睡眠，数据传输的应用权限。我们把初步研究放在短程声波通讯硬件上，并分析高时延时间同步的结果。 引言：传感器网络是科学，工业，政府等许多方面革新的保证。这种分布在目标周围能被感知的小型物理装置带来了观察和研究世界的新机会。例如对于微生物环境的监测，结构的追踪和工业的应用。今日传感器网络正在被安排应用在地面上，相比之下水下运行仍旧有许多限制。远程控制淹没经常被使用，但是活动和被使用硬件他们的部署是本质上临时的。一些广阔地区的数据收集结果已经有了保证，但是精确程度较低（数以百计的传感器覆盖着地球）甚至当地区性的方法也被考虑过，这些通常都是有线而且昂贵的。 陆上传感器网络科学获从无线的使用，组态设定，每个能源使用效率的最大值获得好处。他们分析了低成本节点（大概100美元）密集分布（大概100米以内）短程，多次反射通讯。相比之下，今日水下声学传感器网络典型的昂贵（10k 美元往上），稀疏的分布（很少节点间隔在千米），典型通讯经过长距离直达基站而不是互相通讯。我们通常探索如何把陆上传感器网络的有点移植到水下声学传感器网络上去。 水下传感器网络有许多潜在应用（在第三部分）在此作为代表性的应用，我们简单的考虑水下油田的地震成像。许多近海岸油田的地震监测任务是在表面上用一艘船拖着一队的地震波检测器。这种技术的花费很高，而地震调查很少能被发现，例如：每二到三年，相比之下，传感器网络节点花费很低而且能够长久的铺设在海底。这样的系统能够使得地震成像频繁的存储（也许几个月），也能够帮助资源勘探和油条开采。 为了实现水下应用我们可以从不间断的地表传感器研究借鉴到许多设计准则和工具。然而有一些挑战是从根本上不同的。第一，无线电波不适合水下通信。因为传输极端受限（微波通常传输50-100cm），而声学遥测对于水下通信来说是很有前途的，现成的声学模型并不适用于具有数以百计节点的水下传感器网络。他们的能量，范围和价格都是为稀疏的，长距离的昂贵的系统而设计的，而不是密集的便宜的传感器节点。第二点，从射频到声学的迁移，改变了物理通讯的速率，从声速（1.5×103m/s）到光速（3×108m/s）——相差五个数量级之多。然而对于短程射频通信传播时延是可以忽略的，在水下通信这是一个重要的事实，这在定位和时间同步上有重要的意义。最后：对于能量的利用水下传感器和陆上传感器是不同的因为传感器会更大而且一些重要的应用会需要大量数据但却很稀少（一周一次或更少）。 因而我们把重点放在这三个方面：硬件，声学传感器网络节点（第四部分），协议，水下传感器网络自我分析，物理层协议设计，时间同步和定位（第五部分）主要运行，能量感知数据储藏和推荐（第五部分）。我们相信低成本能量消耗低的声学模型是可行的，我们将目光聚焦在短程通讯将会避开许多长距离通讯的问题。多路存取的发展和实验容忍协议在完成密集网络是必须的。低成本循环运行和一体化的应用能够成功对抗高时延和带宽受限。 第二部分系统结构 在描述明确的应用前，我们简单的回顾一下我们为水下传感器网络预测的传统结构。 图1是对于我们最近的实验设计我做了一个图。我们预见那种能使传感器具有更大资源的布局。

气泡的声学特性分析

气泡的声学特性分析 2.2.1 气泡的散射特性 上世纪50年代后期，海洋学者开始意识到了气泡研究对于海洋探测的重要性，自从Urick 和Hoover 在1956年发现了气泡对于声波的散射后，气泡的散射问题就一直是水声研究领域的经典问题错误!未找到引用源。。目标对声信号的散射能力根据不同性质、大小、形状的目标而不同，同时也与声波的入射方向有关 [9]。因此,对于水声探测来说，目标散射场特性的研究尤为重要。沿x 轴方向传播的平面声波入射到半径为R 的软球边界上，观察点(,)S r θ处的声场。如图2.1所示，x 轴方向为零度方向。 ) ,(t x p i θ (,) S r θx R O 图2.1 平面声波在软球球面上的散射 入射平面声波表达式为： )cos (0)(0),(θωωkr t j kx t j i e p e p t x p --== (2-1) 其中，λ为波长，c 为介质声速，ω为角频率，λπω2==c k 为波数，),(θr 为点S 的球坐标。 根据波动方程和软球应满足的边界条件，球面上的声压为零,即 0 (r )i s R p p +== (2-2) 声场关于x 轴对称，所以取满足以x 轴对称的球坐标系的波动方程的解为 (2)0(cos )()j t s m m m m p R P h kr e ωθ∞==∑ (2-3) 其中，m R 为常数， )()2(x h m 为第二类m 阶汉克尔（Hankel ）函数，为m 阶勒让德(Legendre)多项式，代表声波的传播方向为由球心向外。入射平面声波可以分解为球函数的和： ∑∞=+-=00)()(cos )12()(),,(m m m m t j i kr j P m j e p t r p θθω (2-4) 其中，)(kr j m 为m 阶球贝塞尔（Bessel ）函数。将(2-2)，(2-3)和(2-4)式合并，解出m a ，则s p 为：

声波透射法检测报告模板(2012年版)

基桩声波透射法检测报告 报告编号 工程名称： 检测地点： 单位名称 日期

工程名称: 委托单位: 勘察单位: 设计单位: 施工单位： 监理单位: 检测单位: 说明：1、报告无骑缝章及检测报告专用章无效； 2、报告复印无效； 3、报告无检测人、编写、校核、审核、批准签名无效； 4、报告涂改无效； 5、本报告复议期为十五天。 检测单位地址： XXXX 检测单位资质证书编号： XX 邮政编码：XX 电话：XX

目录 1 工程概况 (4) 2 检测概述 (5) 3 现场检测 (6) 4 数据分析与判定 (7) 5 检测结果 (7) 6 结论 (7) 附表1：基桩声波透射法检测结果汇总表 (11) 附图1：声波透射法检测曲线 (11) 附图2：试桩平面位置示意图 (12) 附件：工程质量现场检测见证确认表（略） (12)

1 工程概况工程概况见表1。 表1 工程概况表

2 检测概述 2.1检测目的、方法 采用声波透射法，检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。 2.2 检测依据 1 设计图纸、岩土工程勘察报告及相关施工记录； 2 经批准备案的检测方案； 3 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106－2003）； 4《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）; 5 国家和地区有关法规及标准。 2.3仪器设备 试验所用仪器设备见表2.3。仪器设备均在正常使用有效期内。 2.4检测原理 声波透射法基本方法：基桩成孔后，灌注混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数, 然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。试验示意图如下：

【2015-12】水下传感器网络综述

1水声通信 由于声音（Acoustic）在水中的衰减低，声波通信成为在水下环境中最通用和应用最广泛的技术，尤其是在热稳定的深水区域。声波通信的主要限制因素是浅水区域中的温度梯度差异、海面噪声和反射折射引起的多径传播；次要的限制因素是水中声速（约为1500米/秒）慢，也限制了其通信效率。所以，水声通信受到严重的带宽限制和干扰限制，难以实现短距离、高带宽通信。综观整个水声通信的发展历程，就是不断地与这些干扰相抗争的过程。例如：根据不同的干扰特点，选择抗干扰能力强的编（解）码方法和调制方式；采用各种抑制干扰的技术；采用分集的办法来抵抗衰落；采用均衡技术抵消信道缺陷引起的畸变；采用自适应技术来适应信道特性的变化以及增加功率等。水声通信在几KHz到几十KHz的带宽下，可以实现1-2000公里距离的通信，在小于1公里范围的短距离通信中，水声通信在几十KHz带宽下，数据传输速率可达100kbps，带宽效率可达几个bits/sec/Hz。 2水下无线通信网络安全关键技术研究 研制低成本、高能效、高可靠性、高安全性的水下无线通信网络对于海洋环境监控、海洋资源开发等研究领域具有重要的理论意义和经济价值。由于受自身特性限制和水声通信环境制约，水下无线通信网络面临各种威胁和攻击，然而现有的水下通信研究多以节省能耗、延长网络寿命为出发点，忽视了潜在的安全问题。因此，研究现有水下无线通信技术存在的安全隐患，针对其面临的安全威胁和安全需求，设计适用于水下无线通信网络的安全技术和安全体系，具有重要的意义。本文对水下无线通信网络的若干安全关键技术进行了研究，并提出了一种适用于水下无线通信网络的安全体系。 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)最早可以追溯到20 世纪末，它以其低成本、低能耗、自组织和分布式的特点为网络带来了一场信息感知的变革。无线传感器网络在城市管理、环境监测、军事国防、生物医疗等领域都表现出了很好的应用前景。在国际上它被认为是继互联网之后的第二大网络，被评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。无线传感器网络具有规模大、自组织、动态性、鲁棒性、应用相关、以数据为中心等特性，能更真实有效的获取客观的物理信息，并将其与现代传输网络紧密结合在一起，因此不断受到越来越多国家学术界和工业界的高度重视和密切关注。 海洋以其70%的地球覆盖率逐渐受到世界各国的重视，海洋的开发与发展被认为是人类生存和不断发展的必经之路。随着无线传感器网络的发展成熟以及各国对海洋权益的日益重视，水下传感器网络以其低成本、高可靠特征逐渐受到世界各国学术界的关注，成为21 世纪一个新的研究热点。水下传感器网络通过部署在指定海域的具有自组织能力的传感器节点获取所需的各种海洋监测信息，然后对其进行一定的处理之后传输给基站，最后经由卫星送达用户。水下传感器网络的应用涵盖多个领域，包括水下开发、灾难预警、水下环境监测、数据收集、辅助导航、海底军事等。 水下传感器网络部署在极为复杂的水下环境中，而无线电波在海水中的衰减十分严重，因此以声波作为信息载体的水声通信成为水下传感器网络的主要通信方式。这也使得水下传感器网络具备许多不同于陆上传感器网络的特性。首先，大多数陆上传感器节点都是静止不动的，而水下传感器节点则随着海水的运动不断移动，通常一个传感器节点每秒随水流移动2-3米；其次，水下传感器节点与陆上传感器节点的能耗不同，一些重要的水下应用需要大量数据，这使得水下传感器节点的体积偏大，对于水下传感器来说电池的更换工作是很困难的，从海底取回节点耗时耗力；第三，水下信道带宽低、数据传输率低，尽管水声通信根据带宽和通信范围分为多个类别，但在短期内，其数据传输率在1km距离内很难超过40kb/s。这些都为水下传感器网络的研究和发展带来了新的挑战。

水下吸声覆盖层结构及吸声机理研究进展

第31卷第8期2009年8月舰　船　科　学　技　术 SH I P SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .31,No .8 Aug .,2009 　 水下吸声覆盖层结构及吸声机理研究进展 罗　忠1 ,朱　锡1 ,林志驼2 ,王卫忠 2 (1.海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;2.海军92143部队,海南三亚572021) 摘　要:　经过50多年的发展,尤其是近20年中,在水下目标声隐身背景需求的促进和推动下,以吸声覆盖层为主要研究对象的声隐身结构研究,已经建立了完整的理论框架。本文将目前国内外主要的吸声覆盖层结构分为粘弹性复合吸声结构、周期散射复合吸声结构、孔腔谐振吸声结构等,比较了各种吸声覆盖层的结构形式对吸声性能的影响,并从吸声机理出发,分析了各种吸声覆盖层结构的主要研究方法,最后展望了我国水下吸声覆盖层结构及吸声机理研究的趋势。 关键词:　声隐身;吸声覆盖层;粘弹性;散射;谐振 中图分类号:　T N91117 文献标识码:　A 文章编号:　1672-7649(2009)08-0023-08　DO I:1013404/j 1issn 11672-7649120091081002 A rev i ew of underwa ter anecho i c coa ti n g structure and absorpti on theor i es LUO Zhong 1 ,ZHU Xi 1 ,L IN Zhi 2tuo 2 ,WANG W ei 2zhong 2 (1.College of Naval A rchitecture and Power,Naval University of Engineering,W uhan 430033,China; 2.Unit 92143,P LA,Sanya 572021,China ) Abstract:　The require ments of under water acoustic stealth technique had p r omoted the research on under water anechoic coating structure for recent 50years . Accordingly,a comp rehensive theoretical f oundati on had been f or med f or the passed 20years .This paper su mmarized the main structure and valuable results of under water anechoic coatin g .More s pecifically,it classified the main structure int o vis oelastic composite abs or p ti on structures,cycle scattering composite abs or p ti on structures,cavity res onant abs or p ti on structures .The effect of structure for m t o abs or p ti on p r operties was compared .The under water anechoic coating structures and abs or p ti on theories were analyzed .I n the end of this paper,it p r os pected the feature researc h trend on this t op ic in our country . Key words:　acoustic stealth;anechoic coating;viscoelastic;scattering;res onant 收稿日期:2009-02-10;修回日期:2009-03-10 基金项目:国家973重大基础研究基金资助项目(51335020101);国防重点预研基金资助项目作者简介:罗忠(1982-),男,博士研究生,主要从事水下声隐身材料与结构研究工作。 0　引　言 潜艇的最大特点就在于它具有隐蔽性与突发攻 击能力,降低潜艇的声目标强度将减小敌方发现我艇的距离,提高我艇的生存能力,目前主要采用在潜艇壳体上敷设吸声覆盖层结构来降低声目标强度。经过半个多世纪的发展,水声吸声材料的研究已取得了丰硕的成果,以橡胶类和聚氨酯类为基体的水声吸声材料研究日益成熟,内耗大、阻尼性能好的高分子材 料发展为吸声覆盖层提供了更广阔的选材空间,如丁 基橡胶、聚氨酯橡胶、互穿聚合物网络等。当声波通过高分子材料覆盖层时,会将能量传递给大分子链段,引起大分子链段的相对运动,分子链间产生内摩擦将入射声能转化为热能而吸收。 随着潜艇巡航深度的增大和声呐探测技术的不断发展,对潜艇的声隐身技术提出了新的挑战,水下吸声覆盖层结构正朝着耐压、低频和宽频段吸收的方 向发展[1] 。对单一均质材料而言,由于阻抗匹配的

音响系统声环境测试报告声学特性精编版

XXXXXXXXX礼堂扩声系统声学特性 测 量 报 告 测量： 审核： XXXXXXXXX 2015年10月日

受委托，对扩声系统的声学特性，按《厅堂扩声特性测量方法》国家标准，对最大声压级、传输频率特性、声场不均度、传声增益、系统总噪声级等五项声学特性指标进行了实地空场测量。并对有关建声指标混响时间，背景噪声也进行了实地空场测量。现把测量情况归纳如下： 一、XXXXXXXXX礼堂概况 该礼堂长约32m、宽约18m、高约9m，总面积576平方米，总容积5184 m3。可容纳观众470人左右，有吸音材料的软座，地面铺设塑料板，左右墙壁及后墙均装有吸声材料。 舞台宽约14.2m、深约8.5m、高约8m，容积965.6m3，墙壁为吸引材料，舞台上装有观看3D电影用的金属电影幕。 舞台口宽约16.5m、高约6m。在舞台口中线上方装有一组（两只）QSC K12 （全频）扬声器和一只KW181超重低音音箱，（每只K12全频扬声器的覆盖角度为75°圆锥形），舞台两侧八字墙下方各嵌入安装K12（全频）扬声器一只和KW181超低音音箱一只，两组之间水平间距约为15.5m。台唇处各装有三只K8（全频）扬声器（每只K8全频扬声器的覆盖角度为105°圆锥形），以用作补声，三只扬声器之间相距约3m，共计4只K12和3只K8全频扬声器及三只超低频扬声器以不同的角度覆盖观众区，使观众厅前半区的声场得到均匀的覆盖。另外在观众区中部及后部共计安装有四只K12扬声器，覆盖观众厅中后区，以满足多用途类扩声系统声学特性的要求。以上扬声器品牌均为QSC。

二、测量标准及条件 １、测量方法按GB/T4959－95《厅堂扩声特性测量方法》国家标准； 2、性能指标按GB50371－2006《厅堂扩声系统设计规范》标准中多用途类 扩声系统一级指标要求； 3、测量仪器：美国TERRASONDE，TOOLBOX，ATB－PLUS型音频分析仪 及配套用的标准测量用传声器。 4、测试点位置： 按国家标准GB/T4959－95《厅堂扩声特性测量方法》声场测量点规 定应为：听众区座位的1/60。该厅堂听众区座位约为470个，测试应选 8个测量点。由于场地是对称的，按规定部分项目可以只测量中轴线一 侧的区域（4个测量点即可）。为了能够更为精确地获取测试数据，我们 共计选取了8个测量点，其分布如下图1： 图1测量点位分布图

一种鲁棒的中等规模分簇结构水下传感器网络精品

【关键字】历史、设计、情况、方法、前提、进展、空间、监测、运行、问题、系统、有效、继续、充分、均衡、合理、良好、优良、公平、执行、提升、发展、提出、发现、了解、研究、特点、位置、关键、稳定、网络、理想、思想、成果、基础、需要、环境、工程、资源、重点、能力、需求、方式、差距、作用、标准、规模、结构、速度、设置、分析、简化、逐步、保护、满足、管理、保证、维护、确保、指导、教育、优化、调整、加快、方向、适应、实现 doi: 10.6043/ 一种鲁棒的中等规模分簇结构水下传感器网络 张昊1，王世练1*，孙海信2 （1.国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073；2. 厦门大学信息科学与技术学院，水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室，福建厦门361005） 摘要：针对现有水下传感器网络分簇算法负载不均衡和生命周期较短的问题，基于粒子群优化算法和遗传算法的基本思想，提出一种全局优化的智能分簇算法。为了使粒子初始化编码较为合理公平，根据节点近期当选过簇首的次数动态调整节点选举概率；通过对粒子整个编码区域进行循环搜索来捕获一个优良的随机交叉片段，保证了交叉后的粒子含有一定数量的历史较优簇首信息；通过节点编码位的变异提高算法的探索性，并确保解空间的存在性；在粒子评价函数中综合考虑簇首能量、负载均衡和分簇范围三个优化子目标。仿真结果表明，提出的算法更好地均衡了簇首负载，同时有效减少了网络能耗，延长了网络生命周期大约三倍左右。 关键词：水下传感器网络；分簇算法；负载均衡；能量有效；离散粒子群优化；物联网；环境监测 中国分类号：TP393 文献标识码：A 随着社会经济的发展，人类对海洋资源和海洋航道的依赖日益增大，为了更好地勘探海洋资源，保护海洋环境，预防海洋灾难以及监测水下目标，各国政府和科学家都越来越重视对海洋的研究。 水下声学传感器网络通过在海底布设传感器节点和在水面部署浮标网关节点，将水下传感器收集到的信息通过单跳或多跳的方式，以声信号发送到下一个中继节点或海面网关，海面网关节点接收到声信号后， 收稿日期：2016-04-20 录用日期：2016-09-19 基金项目：国家自然科学基金() *通信作者：wangsl@

声场测试报告

声场测试报告 一、设计规范及标准 根据舞台的基本使用功能和定位并参照国家相关的标准和规范： 音响扩声系统设计规范 WH/T38-2009《舞台扩声系统跳线柜、综合接线箱、地板接线盒设置规范》WH/T39-2009《专业音频和扩声用扬声器组件实用规范》 WH/T318-2003《演出场所扩声系统的声学特性指标》 JGJ 57-2000/J 67-2001《剧场建筑设计规范》； GB 4959-95 《厅堂扩声特性测量方法》； GBJ 76-84 《厅堂混响时间测量规范》； JGJ 16-2008 《民用建筑电气设计规范》； GB/T 14476-93 《客观评价厅堂语言可懂度的“RASTI”法》； （WH/T25-2007）《剧场等演出场所扩声系统工程导则》 GB/T 14197-93 《声系统设备互连的优选配接值》； ITU-R BT. 601-2 供演播室使用的数字电视编码标准； ITU-R BT. 711 供分量数字演播室使用的同步基准信号； GY/T 156-2000 演播室数字音频参数； GY/T 158-2000 演播室数字音频接口；

AES3 供数字伴音工程线性表示数字伴音数据的串行传输格式； AES11 供数字伴音工程在演播中使用的数字伴音设备的同步规格； GB 3174-1995 PAL-D 制电视广播技术规范； 二、多功能演播厅声场设计说明 根据场景布局、实用面积，结合系统功能现实（文艺活动兼报告型会议、培训等等），我们选择主/辅/超低/返听扩声模式进行声场扩声。 本系统采用了48路扩展性强、处理功能强大、兼容性好、个性化、多场景方便方便每个操作者和每场演出、无线调音功能的数字调音台为核心进行音频系统主控制，无线手持、无线头戴、人声/乐器、合唱、鹅颈电容会议话筒对人声进行拾取，随后将初次拾取到的人声信号（人声信号先进入数字调音台综合管理） 通过专用的传输线缆传输到调音台，接着输出到效果器进行初次音质处理、修正、根据使用环境适当的添加音频效果后输入至调音台进一步的对音质处理（增益、MIC 前置放大器、均衡、单/立体声输出等等），这时通过调音台末端输出到12进12出音频数字矩阵处理器，运用其内置功能进行处理（输入信号进行压限、延时、均衡等操作，此操作有益系统的正常运行、设备安全、声场音质的均匀），最后分频器进行音频信号处理分频，将音频电声信号一分为三进入扩声系统的信号电声放大部分，此部分是通过与扬声器技术参数相匹配的主/辅/超低频功率放大器对电声信号进行电功率放大，让音频可以有足够的功率去推相应的主/辅/超低频扬声器（也是系统的末端），对舞台这场区域，我们选配一对舞台返听扬声器，用均衡器进行音质处理（提升/衰减量程、增益调节、电压调节、信号动态调节等等），为场景提供一个高品质、高享受、高效率的优良声场。除此之外，为了提高系统的安全性与操作的方便性，还选配了一台电源时序器对整套系统电源进行管理，可以通过此设备对电源逐一逐一的进行安全开/关（一键到位）。为了增加文艺活动演出方便还配置了一套舞台演出内部通讯系统。

隔声测试报告

隔墙隔声测试报告 TJ-RE-DB-1187 检测单位: 上海东园建筑装饰工程有限公司第三分公司 检测项目: 隔墙隔声测试 检测类别: 一般检测 上海东园建筑装饰工程有限公司第三分公司

检试结果 共1页第1页 测试地址：天津市和平区南京路219号天津中心8层 产品名称: 隔墙隔声测试 检测内容: 空气声现场隔声量测试 检测仪器:丹麦B&K公司 4418建筑声学分析仪 检测依据规范:《建筑隔声测量规范》GBJ75-84;《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005; 《建筑外窗空气声隔声性能分级及检测方法》GB/T 8485-2002 检测隔声量及隔声性能分级: 检测条件 ㈠实验室条件:①发声室内体积: 6200mm*3974mm*2400mm 受声室内体积: 4663mm*4260mm*2400mm ②发声室内体积：3570mm*2770mm*2400mm 受声室内体积: 3370mm*2479mm*2400mm ③发声室内体积：3700mm*2330mm*2400mm 受声室内体积: 3700mm*1930mm*2400mm ④发声室内体积：3570mm*2770mm*2400mm 受声室内体积: 3370mm*2450mm*2400mm ㈡环境: 受声室内空气温度:21℃;受声室内空气相对湿度:80%. ㈢试件：检测固定隔墙尺寸:6200mm*3974mm*100mm；3570mm*2770mm*100mm 3700mm*2330mm*100mm； 3570mm*2770mm*100mm 检测人员: 检测日期:2012年4月22日 审核人: 报告签发: 报告签发日期: 2012年4月24日 上海东园建筑装饰工程有限公司第三分公司

水下吸声材料的研究进展[1]

水下吸声材料的研究进展／石云霞等?４９? 水下吸声材料的研究进展。 石云霞１’２，奚正平２，汤慧萍２，朱纪磊２，王建永２，敖庆波２ （１西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安７１００５５；２西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室，西安７１００１６） 摘要概述了水下吸声机理，综述了常用的吸声材料和吸声结构以及国内外水下吸声材料的研究和应用现状。归纳出水下吸声材料的３个发展方向，即理论计算指导材料设计、提高材料低频吸声性能和增加频宽及提高材 料耐水压和耐蚀性。指出具有高强度、高耐热性、高耐蚀性和良好吸声效果的金属多孔材料，特别是夹心复合吸声结 构具有良好的发展前景。 关键词水声材料消声瓦吸声机理橡胶 ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＳｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ ＳＨＩＹｕｎｘｉａｌ～，ＸＩＺｈｅｎｇｐｉｎｇｚ，ＴＡＮＧＨｕｉｐｉｎｇｚ，ＺＨＵＪｉｌｅｉ２， ＷＡＮＧＪｉａｎｙｏｎ９２，ＡＯＱｉｎｇｂｏｚ （１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｌｌ７１００５５； ２ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｒｏｕｓＭｅｔａｌｓＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉ’ａｎ７１００１６） ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｃｏｕｓｔｉｃａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ１．ｉｎ— ｄｅｒｗａｔｅｒｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｉｍｓａｔｔｈｒｅｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ：ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｇｕｉｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｄｅｓｉｇｎ，ｈｉｇｈｅｒ ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｗｉｄｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄ，ｈｉｇｈｅｒｗａｔｅｒ－ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｐｏｒｏｕｓｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓａｎｄｗｉｃｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓ－ ｔａｎｃｅａｓｗｅｌｌａｓｎｉｃｅｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｌｌｈａｖｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｐｒｏｓｐｅｃｔ， Ｋｅｙｗｏｎｋ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｉｌｅｎｔｔｉｌｅ，ａｃｏｕｓｔｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｒｕｂｂｅｒ ０引言１水下吸声材料的吸声机理 随着声纳探测技术的不断发展和探测能力的不断提高，作为海军常规战略武器装备的潜艇，其隐蔽性受到严重的挑战。降低潜艇自身噪声和艇身对雷达声纳波的反射是提高潜艇隐身性能的主要手段。研究发现，如果舰艇水下噪声降低１０ｄＢ，则敌方探测发现本艇的距离可缩短３２％；而如果声纳平台区自噪声降低５ｄＢ，本艇探测距离可增加６０％，探测目标的海区面积为原面积的３倍［１］。提高潜艇声隐身技术通常采用的方法是在潜艇壳体表面覆盖吸声材料（即消声瓦）。消声瓦敷设在潜艇表面，既能大幅度地吸收对方主动雷达探测声波的能量，减少主动声纳的反射，又可降低艇体振动，减少潜艇内部产生的机械辐射噪声，同时还可以改善艇体表面的流体动力特性，减少航行阻力，提高航速［２］。因此，消声瓦是隐身技术的关键，现已得到各国的重视。目前已开发出多种吸声材料和吸声结构［３－５］。 影响水下吸声材料吸声性能的主要因素是材料体系和声学结构。本文介绍了水下吸声机理，简述了常用的吸声结构，综述了国内外水下吸声材料的研究和应用现状，并对未来的发展趋势进行了展望。 水下吸声材料的吸声机理有３种：（１）材料的粘性内摩擦吸声，也称为阻尼损耗，是指声波进入材料后引起相邻质点运动速度不同，由相对运动而产生内摩擦，这可以使相当一部分声能转化为热能而引起声波衰减。（２）材料的弹性弛豫过程吸声［６ｊ，声波进入材料后使材料中的分子由球形变为椭圆形。而分子链本身并无变化，这种变形有明显的弹性滞后现象，使得材料在变形和恢复过程中，变形落后于应力的变化，使声能转变为热能。（３）波形转换，即入射纵波在粘弹性材料中引起的体积形变产生波形变换，使纵波变换成具有高损耗因子的剪切波而达到吸声作用。 材料的声阻抗（材料密度与材料声速的乘积）和材料衰减常数是决定吸声性能的２个重要参数。在阻尼材料中，纵波的传播速度ｃ。和衰减常数口，分别为： ，．一，厂！！！±ｔ璺业］÷ ” ”Ｌ１＋（１＋ｔａ耐）÷。 。；土』！塑璺堕￡ ～ Ｃｏ｛（１＋ｔａｎｏ蟹，）［１＋（１十ｔａｎ辞）＋］）＋ Ｃｏ＝Ｅ（ａ＋２“）／ｐ３， ＊国家９７３计划资助项目（２００６ＣＢ６０１２０１Ｂ） 石云霞：女，１９８２年生，硕士研究生Ｔｅｌ：０２９—８６２３１０９５Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｙｕｎｒｄａ９９９６６６＠１６３．ｔｏｍ万方数据

水下传感器网络的应用和挑战研究

大学本科外文翻译 水下传感器网络的应用和挑战研究 Research Challenges and Applications for Underwater Sensor Networking 学部（院）：电子信息与电气工程学部 专业：电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：

水下传感器网络的应用和挑战研究 Research Challenges and Applications for Underwater Sensor Networking 信息科学研讨会南加利福尼亚大学 摘要：(原文中如果无摘要，此内容不写) 要求忠于原文，语意流畅。 关键词： (黑体、小四) （此处空一行） 每段落首行缩进2个汉字；或者手动设置成每段落首行缩进2个汉字，字体：宋体，字号：小四，行距：多倍行距 1.25，间距：段前、段后均为0行，取消网格对齐选项。 图、表、公式如果不加入到译文中，则必须在相应位置空一行。标出图名、表名或公式编号。 参考文献：略（翻译到此为止，此行不省略）

摘要：这篇文章研究了水下传感器网络化的因应用和挑战。我们认为它在近海岸油田的地震监测，装备检测和水下机器人方面具有很大的潜在应用。我们把研究方向定位近程声学通讯，测量与控制，时间同步，声学网络的高时延定位协议，网络长时间持续睡眠，数据传输的应用权限。我们把初步研究放在短程声波通讯硬件上，并分析高时延时间同步的结果。 引言：传感器网络是科学，工业，政府等许多方面革新的保证。这种分布在目标周围能被感知的小型物理装置带来了观察和研究世界的新机会。例如对于微生物环境的监测，结构的追踪和工业的应用。今日传感器网络正在被安排应用在地面上，相比之下水下运行仍旧有许多限制。远程控制淹没经常被使用，但是活动和被使用硬件他们的部署是本质上临时的。一些广阔地区的数据收集结果已经有了保证，但是精确程度较低（数以百计的传感器覆盖着地球）甚至当地区性的方法也被考虑过，这些通常都是有线而且昂贵的。 陆上传感器网络科学获从无线的使用，组态设定，每个能源使用效率的最大值获得好处。他们分析了低成本节点（大概100美元）密集分布（大概100米以内）短程，多次反射通讯。相比之下，今日水下声学传感器网络典型的昂贵（10k 美元往上），稀疏的分布（很少节点间隔在千米），典型通讯经过长距离直达基站而不是互相通讯。我们通常探索如何把陆上传感器网络的有点移植到水下声学传感器网络上去。 水下传感器网络有许多潜在应用（在第三部分）在此作为代表性的应用，我们简单的考虑水下油田的地震成像。许多近海岸油田的地震监测任务是在表面上用一艘船拖着一队的地震波检测器。这种技术的花费很高，而地震调查很少能被发现，例如：每二到三年，相比之下，传感器网络节点花费很低而且能够长久的铺设在海底。这样的系统能够使得地震成像频繁的存储（也许几个月），也能够帮助资源勘探和油条开采。 为了实现水下应用我们可以从不间断的地表传感器研究借鉴到许多设计准则和工具。然而有一些挑战是从根本上不同的。第一，无线电波不适合水下通信。因为传输极端受限（微波通常传输50-100cm），而声学遥测对于水下通信来说是很有前途的，现成的声学模型并不适用于具有数以百计节点的水下传感器网络。他们的能量，范围和价格都是为稀疏的，长距离的昂贵的系统而设计的，而不是密集的便宜的传感器节点。第二点，从射频到声学的迁移，改变了物理通讯的速率，从声速（1.5×103m/s）到光速（3×108m/s）——相差五个数量级之多。然而对于短程射频通信传播时延是可以忽略的，在水下通信这是一个重要的事实，这在定位和时间同步上有重要的意义。最后：对于能量的利用水下传感器和陆上传感器是不同的因为传感器会更大而且一些重要的应用会需要大量数据但却很稀少（一周一次或更少）。 因而我们把重点放在这三个方面：硬件，声学传感器网络节点（第四部分），协议，水下传感器网络自我分析，物理层协议设计，时间同步和定位（第五部分）主要运行，能量感知数据储藏和推荐（第五部分）。我们相信低成本能量消耗低的声学模型是可行的，我们将目光聚焦在短程通讯将会避开许多长距离通讯的问题。多路存取的发展和实验容忍协议在完成密集网络是必须的。低成本循环运行和一体化的应用能够成功对抗高时延和带宽受限。 第二部分系统结构 在描述明确的应用前，我们简单的回顾一下我们为水下传感器网络预测的传统结构。 图1是对于我们最近的实验设计我做了一个图。我们预见那种能使传感器具有更大资源的布局。