水声学

水声学作为近代声学的重要分支，是一门理论和实践相结合的学科，建立理论模型和进行仿真研究是基本的研究方法。本书将信号处理和水声学有机结合在一起，讲授了水声信号处理过程所涉及的信号处理基本概念与处理手段，进而引出水声学中水声传播现象、规律及机理。同时，本书大部分章节提供了基于Python语言的源代码，可让读者通过实践加深对水声理论的理解，以期实现理论与实践的统一。

第一章 历史第二章 海洋 2.1 简介2.2 典型尺度 2.3 深海2.4 浅海第三章 信号和噪声3.1 引言3.2 噪声3.2.1 白噪声3.2.2 相关噪声 3.3 信号3.3.1 单位脉冲3.3.2 矩形信号3.3.3 单频信号3.3.4 调频信号3.3.5 M 序列3.3.6 小波3.3.7 解析信号3.3.8 信号滤波3.3.9 信号相关3.4 脉冲响应3.5 傅里叶合成3.6 信噪比3.6.1 定义3.6.2 噪声污染的信号3.6.3 估计 SNR3.7 检测理论3.8 倒谱分析第四章 无限介质中的波4.1 引言4.2 波动方程4.3 解析解4.3.1 平面波4.3.2 柱面波4.3.3 球面波4.3.4 Sommerfeld 恒等式4.4 相速度与群速度4.5 衰减4.6 多普勒效应第五章 有界介质中的波5.1 引言5.2 Navier-Stokes 方程5.3 声阻抗5.4 波色散5.5 波的折射5.6 声速5.7 波的反射5.8 波束位移5.9 最后的评论第六章 声纳方程6.1 引言6.2 被动声纳方程6.3 主动声纳方程6.4 信号余量6.5 声源级6.6 传播损失6.7 噪声级6.8 指向性因子6.9 目标强度6.10 混响级6.11 示例第七章 阵列、换能器和矢量传感器7.1 引言7.2 具有两个换能器的阵列 7.3 具有多个换能器的阵列7.4 线列阵7.5 圆盘阵7.6 频率响应7.7 矢量传感器第八章 传播模型8.1 引言8.2 射线追踪模型8.2.1 射线轨迹8.2.2 哈密顿量8.2.3 测地线8.2.4 射线振幅8.2.5 声线干涉8.2.6 声源指向性8.3 简正波模型8.3.1 等声速波导8.3.2 Pekeris 波导8.3.3 Airy 相位8.3.4 绝热传播8.3.5 模态和反射系数8.3.6 波导不变量8.3.7 模态的数值计算8.3.8 声源指向性8.4 WKBJ 近似8.5 快速场模型8.6 抛物方程模型第九章散射和混响9.1 引言9.2 Lambert 模型9.3 海面散射9.4 海面后向散射9.5 海底散射9.6 边界混响9.7 示例第十章 逆问题10.1 引言10.2 声源定位10.2.1 确定方位10.2.2 确定声源的距离和深度10.3 地声反演10.4 声层析10.4.1 匹配场层析10.4.2 传播时间声层析附录 A 海面粗糙度A.1 简介A.2 风成海面波浪谱 A.2.1 波高和速度A.2.2 从频域到波数域的转换A.2.3 角扩展A.3 涌浪