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目 录 1

1． 作为声学介质的海洋 1

1.1 海水中的声速 1

1.2典型垂直声速剖面及相应的声传播情况 2

1.2.1水下声道（USC） 3

1.2.2表面声道 6

1.2.3双轴水下声道 8

1.2.4反波导传播 9

1.2.5浅水声传播 10

1.3 声的吸收 10

1.4 海洋的变异性及其对声学的影响 14

1.4.1大尺度海流和锋区 14

1.4.2中尺度涡旋 15

1.4.3内波 17

1.4.4水的薄垂直结构 20

1.4.5小尺度湍流 21

1.5海洋表面 24

1.6 海面声散射 26

1.7 空气气泡的声散射 30

1.8 深水散射层（DSL） 32

1.9 大洋底 34

1.10环境噪声 38

2． 海中声场的射线理论 40

2.1 亥姆霍兹方程及其在两种简单情况下的解 40

2.2 声线的折射 42

2.3 射线经过的水平距离 44

2.4 声速剖面的常数梯度近似 46

2.5 声强、聚焦因子和焦散线 48

2.6 “三维”折射 52

3.1 两液体分界面的反射系数和透射系数 58

3． 海面和海底的声反射平面波 58

3.2 声波从水中到空气和从空气到水中的透射 63

3.3 声波从分层液态海底上的反射 67

3.3.1均匀层的反射 67

3.3.2从多层系统的反射 71

3.4 固体的声反射 72

3.4.1反射系数的分析 76

3.4.2瑞利和斯顿莱表面波 79

3.5连续分层介质的反射 80

4． 海面和海底的声反射点源 82

4.1 位于海面邻近的水下声源的声场 82

4.1.1波动表示法 82

4.1.2射线表示法 83

4.1.3指向性图 84

4.1.4辐射功率 87

4.2球面波展开成平面波 89

4.3反射波 91

4.4 旁侧波 97

4.5 分层不均匀半空间的反射．焦散线 102

5．浅海声传播 110

5.1 层中声场的射线表示虚源 110

5.2层中声场的积分表示 113

5.3全反射海底的简正波 116

5.4场的不同表示方法之间的联系 121

5.5 两液层中的简正波 123

5.6平均衰减规律 126

5.6.1均匀层 128

5.6.2具有负折射的层 130

水下声道中的束缚系数 133

6． 水下声道 133

6.1水下声道的简单声线理论 133

6.1.1水下声道的“线性”模型 134

6.1.2传播时间 137

6.2规范水下声道 140

6.3会聚区 143

6.4水下声道中表示成简正波之和的点源场 146

6.5水下声道中声场的积分表示 149

6.6积分表示变换成简正波之和 150

6.6.1线性波导 153

6.7 WKB近似下的简正波相积分 157

7.4抛物方程法 163

6.7.1简正波与声线 164

6.7.2干涉的空间周期 167

7．随距离变化的波导 168

7.1 准分层介质中的简正波 参考波导方法 169

7.2绝热近似声线不变量 171

7.2.1声线不变量 172

7.2.2应用声线不变量的一个例子 174

7.2.3绝热近似和声线不变量的适用条件 177

7.3 水平面内的声线 180

7.3.1楔形海岸 181

8．声的反波导传播 188

8.1邻近海面的线性反波导 188

8.2对称反波导．准简正波 192

8.3对称反波导．旁侧波 202

9．粗糙表面的声散射 207

9.1 瑞利参数 207

9.2微扰方法（MSP） 208

9.3平均强度 211

9.3.1无限大表面 212

9.3.2有界散射表面．远场区 212

9.4海面散射系数 215

9.5 散射场的频谱 216

9.6镜向反射系数 220

9.7切平面方法．基本概念 222

9.8 平均场 225

9.9 高频声的散射系数 229

9.9.1散射指向特性 231

9.10频率谱 235

9.11声在具有两种粗糙度尺度表面上的散射 238

9.12具有粗糙界面的表面声道 242

9.12.1沿单一声线的衰减 242

9.12.2相干场的平均衰减规律 244

10．随机海洋中的声传播 247

10.1振幅和相位起伏 247

10.1.1相位起伏 248

10.1.2振幅起伏 252

10.2随机非均匀性引起的声散射 255

10.2.1散射场的平均强度 256

10.2.2体积散射系数 259

10.3内波引起的相位起伏 262

10.4多途传播的起伏 268

11．水中气泡对声波的散射和吸收 271

11.1单个理想气泡的声散射 271

11.2实际气泡对声波的散射和吸收 275

11.3声速的频散 280

参考文献 283