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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3

1.3水声信道对信号的影响6

1.4声呐方程14

参考文献16

第二章 作为水声信道的海洋介质18

2.1海洋中的声速及声吸收18

2.1.1海水中声速的基本公式18

2.1.2海水中的声吸收衰减19

2.1.3典型声速剖面23

2.2海底及其声学特性28

2.2.1海底沉积层的概况28

2.2.2沉积物的取样分析30

2.2.3海底地貌32

2.2.4海底反射性能36

2.3海面及其声学特性40

2.3.1表面波浪的概况40

2.3.2海浪谱42

2.3.3波高，风速与海况44

2.4海洋中的内波47

2.5海洋中的局部非均匀体51

2.5.1温度“微”结构水团51

2.5.2生物散射体及深水散射层（DSL）52

参考文献55

第三章 水声场的基本概念与理论方法59

3.1波动方程与定解条件59

3.2分层介质中点源声场的积分表示63

3.3一维波动方程的可解情况66

3.4 W.K.B.近似69

3.4.1基本思想及解的形式70

3.4.2 W.K.B.解的物理图像71

3.4.3 W.K.B.解的适用判据73

3.4.4 W.K.B.解在“反转点”附近的解析延拓75

3.4.5 W.K.B.近似下的平面波反射问题76

3.5二阶反转点及“射线分裂”81

3.6分层介质中点源声场的谱表示83

3.7简正波场与旁侧波场87

3.8射线-简正波近似理论92

3.9射线声学理论98

3.9.1射线声学的基本方程98

3.9.2分层介质中的射线方程101

3.9.3分层介质中的声线图104

3.9.4广义射线106

3.10简正波表示与射线表示之间的关系120

3.10.1简正波生成函数与广义射线生成函数之间的傅里叶变换关系120

3.10.2简正波与经典射线之间的局部转换关系127

3.10.3射线向简正波场的转化130

3.10.4关于转化条件的讨论135

3.11指向性声源在分层介质中的声场138

3.11.1平面辐射器在自由空间的指向函数138

3.11.2分层介质中指向性声源的简正波理论139

3.12介质水平变化的问题145

参考文献149

第四章 浅海典型声场分析154

4.1平滑平均场强及海底反射损失模型154

4.1.1浅海中的平滑平均场强154

4.1.2“三参数”界面反射损失模型158

4.2浅海均匀层声场的分析164

4.2.1浅海均匀层声场的简正波表示165

4.2.2 Pekeris问题166

4.2.3平均场强结构176

4.2.4海底反射参数对平均场强结构的控制183

4.2.5平均场强结构的频率依赖关系187

4.2.6任意反射损失时的场强分析188

4.3浅海均匀层中脉冲的传播189

4.3.1脉冲峰值衰减与能量衰减的关系189

4.3.2脉冲多途拖散与相关损失197

4.4浅海负梯度声场分析201

4.4.1平滑平均场强的分析201

4.4.2“角功率谱”表示的平均场强213

4.4.3负梯度浅海中脉冲的多途拖散215

4.5浅海负跃层声场分析221

4.6浅海表面声道平均声场的分析232

参考文献236

第五章 深海典型声场分析239

5.1深海混合层声道239

5.1.1射线分析240

5.1.2波动理论分析242

5.1.3混合层中的平滑平均场强248

5.1.4混合层中TL的经验公式251

5.2深海SOFAR会聚带声场251

5.2.1 SOFAR信号波形252

5.2.2会聚带声场的射线分析255

5.2.3会聚带声场的波动解260

5.3声测海洋学269

5.3.1海洋声层析（OAT）269

5.3.2海洋气候声学测量（ATOC）270

参考文献273

第六章 海洋中的混响与噪声276

6.1海洋中的混响276

6.1.1近程混响的射线理论276

6.1.2作为一次散射场的混响279

6.1.3浅海均匀层远程混响286

6.1.4混响强度与脉宽的关系289

6.1.5混响的统计特性291

6.1.6散射强度数据296

6.1.7全波动混响理论概述298

6.1.8波导中混响的新能流模型300

6.2海洋环境噪声303

6.2.1谱级303

6.2.2噪声场的“构成”理论307

6.2.3噪声场的指向性310

6.2.4波导中的噪声场及匹配滤波317

6.2.5环境噪声场与环境信息319

参考文献319

第七章 目标反射及舰船辐射噪声323

7.1目标反射问题323

7.1.1刚性小球的瑞利散射323

7.1.2几何镜反射及象脉冲理论325

7.1.3弹性体散射的一般情况327

7.1.4惠更斯积分与菲涅耳带方法332

7.1.5液球散射的波动解338

7.1.6海洋生物的散射问题341

7.1.7目标强度的一些实验数据344

7.1.8目标散射研究的进展概述345

7.2舰船辐射噪声特性345

7.2.1辐射噪声源的一般特性345

7.2.2舰船辐射噪声信号的描写347

7.2.3舰船噪声研究的进展概述352

参考文献352

第八章 信号场的散射与起伏355

8.1由海水介质随机不均匀性引起的声场起伏357

8.2粗糙随机表面引起的声场起伏363

8.3内波引起的声场起伏367

8.4浅海信道中信号场的横向相关377

8.5矩方法382

8.6散射引起的平均场（有规分量）的衰降391

8.6.1 Eckart理论391

8.6.2微扰理论（Bacc方法）396

8.6.3内波对平均场的衰降402

参考文献406

第九章 数值声场预报与信道匹配问题410

9.1海洋声场的数值预报410

9.1.1射线场数值解算412

9.1.2简正波场数值解算415

9.1.3抛物（PE）近似方法418

9.2浅海信道中点源场的匹配425

9.3传播波形的数值预报428

9.4垂直线阵过滤简正波抗近场点源干扰的潜在能力431

9.5垂直阵的信息分析与提取438

9.5.1由垂直阵数据提取简正波函数438

9.5.2对短垂直阵简正波分解能力的改善439

9.6波导不变量β441

9.6.1 β的物理意义及其数学表达式442

9.6.2 Pekeris波导的β443

参考文献446

第十章 水声信号处理450

10.1水声信号处理概况450

10.1.1水声信号处理的任务450

10.1.2水声信号处理技术的发展450

10.2信号、随机过程及线性系统451

10.2.1窄带确定性信号451

10.2.2随机信号453

10.2.3信号的离散表示459

10.2.4线性系统460

10.2.5假设检验462

10.3在高斯噪声背景中检测信号（单通道情况）465

10.3.1检测已知信号465

10.3.2形式己知、参数未知的信号469

10.4在混响背景中检测确定性信号471

10.4.1混响散射函数471

10.4.2 普通匹配滤波器在混响背景中的性能472

10.4.3抗混响干扰最佳接收机475

10.5水听器阵信号处理476

10.5.1宽带能量检测器——普通标准阵处理器476

10.5.2数字多波束阵信号处理478

10.5.3分波束互相关处理480

10.5.4被动式窄带处理器——线谱检测器483

10.6声场的最佳时空处理484

10.6.1概述484

10.6.2 声场的时空采样485

10.6.3声场的贝叶斯时空处理488

10.6.4基于最佳波形估计的最佳时空处理492

10.6.5时空因子分析498

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500

10.6.7在畸变信道中检测信号506

10.6.8自适应波束形成器509

10.7信号参量估计525

10.7.1几种最佳准则和克拉默-罗界限525

10.7.2方位角估计529

10.7.3距离估计——到达时间估计532

10.7.4频率估计——目标径向速度估计533

10.7.5在畸变信道中估计信号参量533

10.8自动检测器535

10.8.1“或”门减数据率和多次发射历程图显示535

10.8.2自动检测器概述536

10.8.3似然比检测器及简化检测器537

10.8.4减数据率，恒虚警处理539

10.9空间场匹配处理540

10.9.1匹配场处理MFP540

10.9.2 MIMO声呐信号处理542

参考文献542

第十一章 水声探测系统简介545

11.1概述545

11.2被动式声呐546

11.2.1噪声测向声呐546

11.2.2噪声测距声呐549

11.2.3拖曳线列阵声呐549

11.3主动式声呐550

11.3.1主动式声呐的工作体制551

11.3.2主动式声呐系统概况552

11.3.3典型声呐介绍555

11.3.4探雷声呐——连续发射调频声呐558

11.4航空反潜声呐559

11.4.1直升飞机吊放声呐559

11.4.2声呐浮标559

11.5水声电子对抗设备560

11.5.1侦察声呐561

11.5.2声呐干扰器561

11.5.3假目标561

11.6水声防潜警戒系统561

11.6.1固定式声呐监视系统561

11.6.2拖曳线列阵远程监视声呐562

11.6.3综合水声反潜探测系统562

11.7水声探测设备在国民经济中的应用562

11.7.1测深仪562

11.7.2鱼群探测仪563

11.7.3地貌仪——侧扫声呐563

11.7.4地层剖面仪564

11.7.5多普勒导航声呐564

11.8声呐技术新进展564

11.8.1潜艇声呐技术进展565

11.8.2水面舰艇声呐565

11.8.3合成孔径声呐565

11.8.4拖曳线列阵声呐565

11.8.5先进可布设水下声呐监视系统566

11.8.6多基站主动声呐探测系统566

11.8.7可持续工作的近海传感器网566

11.8.8网络中心反潜战566

第十二章 水声换能器567

12.1结构体的振动分析567

12.1.1弯张换能器圆拱壳体的振动特性568

12.1.2有限元法及其对压电弯曲棒的计算574

12.1.3用能量法推导有限长压电薄圆管的等效电路585

12.2结构体的声辐射以及声阵中的相互作用588

12.2.1用边界配值法解声辐射问题589

12.2.2声辐射的积分公式及其近似解法591

12.2.3有限元法解声辐射问题594

12.2.4阵中的相互作用效应598

12.2.5弯曲圆板换能器阵的互阻抗608

12.3阵的方向性609

12.3.1计算阵方向性的一般方法610

12.3.2在频带内的方向性615

12.3.3圆柱阵，球阵和宽带恒定束宽阵618

12.3.4性能的不一致性对阵方向性的影响625

12.4声源、水听器和声基阵629

12.4.1概述629

12.4.2声源、水听器和阵634

12.5测量技术647

12.5.1耦合腔中互易参量的理论计算和灵敏度的修正647

12.5.2脉冲频谱法换能器低频校准651

12.5.3脉冲平衡比较法精确测定水听器的相位652

12.5.4压电材料机电性能的测量657

参考文献658

附录Ⅰ海水吸收系数α数值表661

附录Ⅱ符号表668

《现代声学科学与技术丛书》已出版书目675