海洋声学
课程编码：180081070206P3005H
英文名称：Ocean Acoustics
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业课
主讲教师：吴立新
教学目的要求
本课程为声学与声学信号处理研究生的专业普及课。本课程讲述声波在水介质中辐射、传播和接收时的各种现象和规律以及利用这些现象和规律为国防、航海、渔业、海洋开发等应用中的水下探测、通讯、导航、定位、监测、测绘等人类活动服务。本课程以声纳方程为主线，系统讲述了海洋声学的基本知识，重点说明声波在海水介质中传播时遵循的基本规律、呈现的基本现象、形成机理以及它们对声纳设备工作的影响。本课程着重于物理概念，物理图像与意义，基本分析方法与技能，实验数据、曲线图表的正确处理与使用等。本课程为从事水声物理、水声工程工作者提供必需的海洋声学基础知识。
预修课程
声学基础、高等数学、数学物理方法
大纲内容
第一章 绪论 3.0学时 吴立新
第1节 水声物理基础与声纳应用
第2节 海洋声学研究进展与展望
第3节 水声学移动观测探测技术研究进展与展望
第二章 水声学与声纳方程 2.0学时 吴立新
第1节 水声学简史
第2节 水声学的研究对象及任务
第3节 声呐方程
第三章 海洋的声学特性 6.0学时 吴立新
第1节 海水中的声速
第2节 海水中的声吸收
第3节 海底
第4节 海面
第5节 海洋内部的不均匀性
第四章 海洋中的声传播理论 10.0学时 吴立新
第1节 波动方程和定解条件
第2节 波动声学基础
第3节 射线声学基础
第4节 分层介质中的射线声学
第五章 典型海洋环境下声场 10.0学时 吴立新
第1节 邻近海面的水下点源声场（洛埃镜效应）
第2节 表面声道
第3节 深海声道
第4节 深海负梯度与深海负跃层
第5节 浅海声场的虚源表示
第6节 浅海表面声道
第7节 浅海简正波与侧面波
第8节 波动方程的WKB近似解
第六章 声波在海中目标上的散射与反射 5.0学时 吴立新
第1节 目标强度与反向散射截面
第2节 海中声散射的基本概念
第3节 散射的基本理论
第七章 海洋中的混响 5.0学时 吴立新
第1节 混响的形式与分类
第2节 体积混响
第3节 海面混响
第4节 海底混响
第5节 混响强度与参量的关系
第八章 海洋噪声 5.0学时 吴立新
第1节 噪声的基本概念
第2节 海洋环境噪声
第3节 舰船和鱼雷的辐射噪声
第4节 舰船、潜艇和鱼雷的自噪声
第5节 舰船噪声控制简介
第九章 海洋中的声起伏 1.0学时 吴立新
第1节 海洋中的声起伏
第十章 声纳方程的应用 2.0学时 吴立新
第1节 声纳方程的应用
第十一章 计算海洋声学 1.0学时 吴立新
第1节 计算海洋声学简介
教材信息
1、
水声学原理
刘伯胜，雷家煜
2010年05月
哈尔滨船舶工程学院出版社
参考书
1、
海洋声学基础 @ 海洋声学@ 工程水声原理@ 分层介质中的波@ Computational Ocean Acoustics
布列霍夫斯基、雷桑诺夫 @ 布列霍夫斯基@ 乌立克@ 布列霍夫斯基@ Finn B.Jensen、William A.Kuperman、Michael B.Porter、Henrik Schmidit
1985年@ 1983年3月 @ 1972年@ 1985年@ 2011年6月
海洋出版社@ 科学出版社@ 国防工业出版社@ 科学出版社@ Springer
课程教师信息
吴立新，男，1968年生，现任中国科学院声学研究所研究员，博士生导师。同时任中国科学院大学教授，以及中国科学院大学物理学院声学教研室副主任，是中国科学院战略规划智库专家组成员和国防科工委国防科技创新团队成员。长期从事海洋声学基础研究和教学工作，2002年7月至2002年9月曾在美国Woods Hole海洋研究所从事高级访问学者研究。主要研究方向有水声逆问题(海洋水声环境参数反演、水下目标定位等)、海洋声学层析技术与海洋环境监测、海洋声传播理论及远程水声通信导航定位技术、水声信号处理与水声信道特征分析、声场起伏与声场统计特性分析、海洋与水声数据同化技术等。与合作者共同提出了混沌码分复用水声通信理论；发现了海洋动力过程水声效应的规律，以及海洋环境声学层析监测方法；探讨了水声逆问题不适定性机理；提出了逆滤波、最小相位化、成形滤波等预处理方法解决水声反演过程不适定性问题; 建立了海洋水声环境智能支撑保障与声场特性智能快速现报模型；开展了海洋水声环境智能支撑保障与态势信息预报应用研究，初步构建了模块化海洋声学数据同化系统及信息融合、数据同化与海洋声学辅助决策系统。在国内外重要的学术杂志发表文章50余篇，申请并授权专利8项。主持完成自然科学基金、国家“十一五”支撑子课题、中科院重大装备项目、中科院知识创新工程重要方向性项目、国家专项等近20个项目，参与完成自然科学基金、973、863、预研、国际合作研究、国家专项、国家重大基础设施建设项目（大科学工程建设项目）等近50个项目课题研究工作，作为中国科学院战略规划智库专家组成员，多次为中科院、国家海洋局等编制科技发展规划（如中国至2050年科技发展路线图、中国海洋观测网建设等）。参加海上实验九十余次，参与完成多次海上实验的计划制定和组织实施。曾在中国海洋大学和声学所讲授本科生专业课“水声物理”和博士生专业课“海洋声学基础”，在中国科学院研究生院讲授研究生专业普及必修课“海洋声学基础”，现正在讲授研究生专业普及课“海洋声学”， 已指导或协助指导海洋声学研究生（硕士、博士）20余名。曾获原中国船舶总公司第七研究院科技进步二等奖（1997年）一项；国防科工委科学技术进步一等奖一项；中科院杰出科技成就奖（2007年）一项；军事科技一等奖（2017）一项。