水聲學原理（第三版）

成書過程

修訂情況

為適應新形勢下水聲學科教學改革和科學研究的需要，哈爾濱工程大學水聲工程學院計畫編輯出版一套“水聲科學與技術叢書”。哈爾濱工程大學水聲工程學院院長殷敬偉囑編者將《水聲學原理（第二版）》進行修訂，並組織編寫力量，於是修訂編寫了《水聲學原理（第三版）》。

該教材修訂中，在第二版基礎上增設了第9章“水聲科技進展簡介”，在“原理”層面上對水聲科技進展作簡要介紹。該次修訂中，還新增了“水聲換能器和它的指向性指數”一節。另外，該次修訂還對第二版部分章節的編排順序作了一些變動，以改善內容的系統性和可讀性。

該次修訂，黃益旺教授提供了建議，並撰寫了“淺海海底混響的理論建模”和“三維海洋環境中的聲傳播”兩節，陳文劍博士撰寫了“北極水聲學”一節，其餘由劉伯勝教授編寫。修訂過程中，研究生柳榮華、吳萌、張春月做了文字工作。

出版工作

2019年11月，《水聲學原理（第三版）》由科學出版社出版。

責任編輯	責任校對	責任印製	封面設計
王喜軍、高慧元、張震	嚴娜	吳兆東	無極書裝
參考資料：

內容簡介

《水聲學原理（第三版）》介紹了聲波在水中傳播時的現象、規律及機理，為水聲工程的科學研究、水聲技術的不斷發展和水聲設備的性能提升提供了理論基礎。該書以聲吶方程為綱，除檢測閾外，對方程中其餘各項獨立設章進行討論。全書共9章，前8章分別講述聲吶方程、海洋的聲學特性、海洋中的聲傳播理論、典型傳播條件下的聲傳播、聲波在聲吶目標上的反射和散射、海洋中的混響、水下噪聲、聲傳播起伏。最後一章簡要介紹部分水聲科技進展。

教材目錄

叢書前言

第三版修訂說明

第二版修訂說明

第一版前言

緒論 1

第1章聲吶方程 3

1.1 聲吶及其工作方式 3

1.2 水聲換能器和它的指向性指數 4

1.3 聲吶參數 8

1.4 主動聲吶方程和被動聲吶方程 11

1.5 組合聲吶參數 13

1.6 聲吶方程的套用及注意事項 14

1.7 聲源輻射功率增大的限制 17

1.8 簡介 19

習題 20

參考文獻 20

第2章海洋的聲學特性 21

2.1 海水中的聲速 21

2.2 海水中的聲吸收 30

2.3 海底及其聲學特性 36

2.4 聲波在介質層上的反射 45

2.5 聲波在流體-固體分界面上的反射 49

2.6 海面及其聲學特性 54

2.7 海洋內部的不均勻性 60

習題 62

參考文獻 63

第3章海洋中的聲傳播理論 65

3.1 波動方程和定解條件 65

3.2 波動聲學基礎 72

3.3 射線聲學基礎 84

3.4 分層介質中的射線聲學 95

3.5 分層介質中的聲線圖繪製 103

習題 110

參考文獻 110

第4章典型傳播條件下的聲傳播 112

4.1 鄰近海面的水下點源聲場 112

4.2 表面聲道中的聲傳播 121

4.3 深海聲道中的聲傳播 138

4.4 深海負梯度和負躍層聲傳播 148

4.5 均勻淺海聲傳播 153

4.6 虛源理論求解均勻淺海中的聲傳播 158

4.7 淺海表面聲道中的聲傳播 161

習題 165

參考文獻 166

第5章聲波在聲吶目標上的反射和散射 167

5.1 聲吶目標的目標強度 167

5.2 常見聲吶目標TS值的一般特性 169

5.3 TS值的實驗測量和常見目標的TS值 177

5.4 目標回聲信號 183

5.5 剛性球體的散射聲場 188

5.6 聲波在彈性物體上的散射 194

5.7 殼體目標上的回聲信號 202

5.8 亥姆霍茲積分方法求解散射聲場 206

5.9 聲散射逆問題簡介 211

習題 215

參考文獻 215

第6章海洋中的混響 217

6.1 海洋混響基本概念 217

6.2 體積混響 221

6.3 海水中氣泡的聲學特性 228

6.4 海面混響 234

6.5 海底混響 239

6.6 混響的統計特性 244

6.7 混響的預報 251

6.8 淺海海底混響的理論建模 254

習題 262

參考文獻 263

第7章水下噪聲 264

7.1 描述噪聲的幾個基本物理量 264

7.2 海洋環境噪聲 268

7.3 航船噪聲理論模型 279

7.4 風成噪聲理論模型 284

7.5 艦船和魚雷的輻射噪聲 293

7.6 艦船、潛艇和魚雷的自噪聲 305

7.7 艦船噪聲控制簡介 312

習題 323

參考文獻 323

第8章聲傳播起伏 325

8.1 海水介質溫度隨機不均勻性和聲傳播起伏 325

8.2 介質中隨機不均勻的聲散射引起的聲傳播起伏 328

8.3 隨機界面上的聲散射和聲傳播起伏 341

8.4 內波和聲傳播起伏簡介 346

8.5 聲傳播起伏對聲吶測量精度的影響 350

習題 356

參考文獻 356

第9章水聲科技進展簡介 358

9.1 水聲信號處理的匹配場處理技術 358

9.2 海洋聲學層析技術 362

9.3 艦船聲隱身技術 363

9.4 矢量水聽器及其信號處理基礎 368

9.5 三維海洋環境中的聲傳播 372

9.6 北極水聲學 380

習題 389

參考文獻 389

參考資料：

教學資源

課程資源

《水聲學原理（第三版）》教材作為黃益旺教授講授的中國大學MOOC課程、國家精品線上開放課程水聲學課程的配套教材，有對應的中國大學MOOC線上開放課程資源。

社會評價

《水聲學原理（第三版）》相較於書籍第一版和第二版，有提高發展完善。這些內容的豐富，既體現了本學科的發展，更得益於本學科的發展。比如新增了“淺海海底混響的理論建模”“三維海洋環境中的聲傳播”和“北極水聲學”，增設了第9章“水聲科技進展簡介”。對第二版部分章節的編排順序作了變動。這些補充、調整，改善了內容的系統性和可讀性。《水聲學原理（第三版）》基於幾十年的講學和工程套用實踐，幾多取捨，涵蓋了可以滿足水聲工程所需的內容。

水聲學原理（第三版）

基本介紹

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