Shallow Water Acoustics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Petnikov, Valery G.

出品人:

页数:267

译者:

出版时间:

价格:$ 213.57

装帧:HRD

isbn号码:9783540426448

丛书系列:

图书标签:

声学
水下声学
浅水声学
信号处理
海洋学
声波传播
海底声学
噪声
水听器
建模

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具体描述

" The] physical insight and presentation in this volume made it a pleasure to read ... I would heartily recommend this book to any researcher or graduate student working in shallow water acoustics. It presents an overview of a very active field from a fresh viewpoint, and with a fine feel for the basic physics of the medium. It is a book that is well worth the rather high price ... I would encourage you to add it to your bookshelf." Journal of the Acoustical Society of America Contents: Shallow Water as an Acoustic Mediumandnbsp; - Fundamentals of Sound Propagationandnbsp; - Approximate Methods and Approaches in Shallow Water Acousticsandnbsp; - Sound Field in Shallow Water with Random Inhomogeneitiesandnbsp; - Acoustic Experiment in Shallow Waterandnbsp; - Long Range Propagation in Acoustic Monitoringandnbsp; - Ambient Noise in Shallow Waterandnbsp; - Wave Scattering by Regular Object in Shallow Water

好的，这是一份关于一本名为《海洋声学基础》的图书简介，内容详尽，但不涉及您提到的《Shallow Water Acoustics》的具体内容。 --- 图书简介：《海洋声学基础》概述《海洋声学基础》是一部全面而深入的教科书，旨在为海洋科学、水声工程、声学、物理学以及相关领域的学生和专业人士提供坚实的基础知识。本书不仅涵盖了水下声传播的基本物理原理，还详细探讨了海洋环境对声波行为的复杂影响，并介绍了当前水下声学领域的重要应用。全书结构严谨，从基础理论出发，逐步深入到复杂的实际问题，辅以大量的数学推导、物理图像和工程实例，确保读者能够建立起对水下声学世界的深刻理解。第一部分：水下声学的物理基础本书的开篇部分着重于建立读者对水声环境的基本认知和声传播的宏观物理框架。 1. 海洋环境的声学特性：首先，本书详细剖析了海水作为声传播介质的独特性质。讨论了海水的密度、压力（深度影响）和温度对声速的影响机制。重点介绍了“声速剖面”（Sound Velocity Profile, SVP）的概念及其在不同海洋区域（如温跃层、深海区）的变化规律。通过对状态方程的分析，解释了声速梯度如何决定声线弯曲的方向，为后续的射线理论奠定基础。 2. 声波的产生与接收：本章系统阐述了水声换能器的工作原理。从基本的压电效应出发，介绍了各种类型的换能器，包括脉冲换能器、连续波换能器、以及侧重于宽带应用的换能器设计。详细分析了换能器的辐射特性（方向图、声功率谱）、接收灵敏度和阻抗匹配等关键参数，强调了换能器性能与海洋声学系统整体效率之间的关系。 3. 基础波动方程与声场理论：本书的核心理论部分始于对亥姆霍兹方程和亥姆霍兹分离变量法的求解。我们详细推导了在无限均匀介质中声场的解析解，引入了平面波、球面波和柱面波的概念。随后，引入了声压、声强、声功率等基本量，并定义了声学阻抗和声压级（SPL）等常用度量单位。通过对菲涅耳区和弗劳恩霍夫区的区分，为理解远场和近场声学特性做好铺垫。第二部分：水下声传播的复杂机制在掌握了基础理论后，本书将重点转向实际海洋环境对声波传播的影响。 4. 声线理论与射线追踪：射线理论被视为理解声线弯曲和能量汇聚/发散的最直观工具。本书详细介绍了斯涅尔定律在不同声速梯度条件下的应用，包括声线在陡峭梯度下的折射行为。通过数值方法，系统地展示了如何构建三维射线追踪模型，模拟声线在具有复杂声速结构的海洋中的传播路径，并解释了聚焦、阴影区、以及声聚焦现象的成因。 5. 波动理论与模式传播：对于涉及波长尺度传播效应或需要高精度分析的场景，波动理论是不可或缺的。本书深入讲解了亥姆霍兹方程在边界条件下的求解，重点阐述了深度被限制（如浅水或海面附近）声场的简正波（Normal Modes）理论。我们详尽推导了本征方程，解释了模式的传播常数、虚粒子速度以及模式的干涉特性。这部分内容对于理解长距离、低频声传播至关重要。 6. 边界条件与反射/散射：海洋的顶界面（海面）和底界面（海底）对声能的损失和重新分配起着决定性作用。海面效应：讨论了理想光滑海面和粗糙海面的反射系数（使用菲涅耳-基尔霍夫积分或更简化的经验模型）。重点分析了风浪对声能损失（如表面散射）的影响。海底效应：海底的特性是水声传播中最具变异性的因素。本书分类讨论了不同类型海底（如硬岩底、软泥底、沙质底）的声学阻抗匹配、吸收损耗机制，以及它们如何通过底部反射影响整体传播损失。 7. 吸收与衰减：声能在海水中的传播并非无损耗。本书专门辟章节详细分析了海水对声能的吸收机制，主要集中在纯水分子、硼酸盐离子和硫酸镁离子的弛豫吸收过程。通过引入频率依赖性的吸收系数公式，量化了声能随传播距离的指数衰减，并解释了不同深度和盐度下吸收特性的差异。第三部分：水下声学的前沿应用与挑战本书最后一部分将理论知识应用于实际工程和科学探测。 8. 水下噪声环境：准确的信号探测依赖于对背景噪声的理解。本书全面考察了水下噪声的来源，包括自然噪声（波浪、生物、热噪声）和人为噪声（船只、声纳）。重点分析了噪声的频率分布特性，以及它们如何限制了系统的探测能力（信噪比分析）。 9. 声学定位与成像：阐述了水声技术在目标探测和定位中的核心应用。讨论了基本的被动声纳（监听与测向）和主动声纳（测距、测速与成像）的工作原理。详细介绍了多基线定位（MBES）、合成孔径声纳（SAS）的基本概念，以及如何利用声传播特性进行水下目标识别。 10. 水声信道建模：现代水声通信和传感器网络面临着多途传播和时间/空间展宽带来的巨大挑战。本书介绍了水声信道的空时域特性，包括多径效应如何导致信号展宽和频率选择性衰落。引入了经典的信道模型（如 WPM, APL 渠道模型）来预测在特定海洋环境下的通信性能。总结特点《海洋声学基础》的特点在于其理论的严谨性与实践的贴切性相结合。书中包含了丰富的例题和习题，旨在巩固读者的分析能力。通过对波导理论、射线理论以及边界相互作用的系统介绍，本书为读者构建了一个完整的、可用于解决复杂海洋声学问题的知识体系。它不仅是学生学习的理想教材，也是海洋物理学家、水声工程师在进行系统设计和理论分析时的重要参考手册。