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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