### 水声学基础第二章知识点概览
#### 一、海洋的声学特性概述
在《水声学基础第二章》中，主要探讨了海洋的声学特性及其对声信号传播的影响。海洋作为复杂多变的环境，其声学特性对于海中目标探测、声信号识别、通讯以及环境监测等方面具有重要意义。
#### 二、海水中的声速
1. **定义与重要性**：
- **定义**：声速是指声波在介质中传播的速度，对于海水而言，声波主要表现为弹性纵波。
- **重要性**：声速是研究海洋声学的关键参数之一，它直接影响声波的传播路径、射程以及传播时间等。
2. **经验公式**：
- **公式形式**：给出了一种适用于特定温度(-3℃<T<30℃)、盐度(33‰<S<37‰)范围内的经验公式。
- **参数影响**：声速随着温度、盐度和压力的增加而增加。
- **公式应用**：该公式适用于大多数海洋环境，是进行声速计算的基础。
3. **精确计算的意义**：
- 精确计算声速对于理解声波在海洋中的传播至关重要，特别是在长距离传播情况下。
4. **测量方法**：
- **温度深度记录仪**：利用热敏探头测量温度，通过压力传感器提供深度信息，并可间接给出声速。
- **声速仪**：采用声循环原理工作，通过记录脉冲发射次数与发射器之间的距离来计算声速。
5. **海洋中声速的变化**：
- **垂直分层性质**：实测表明，海洋中的等温线和等盐度线大致呈水平平行分布，这意味着声速随深度的变化呈现出一定的层次性。
- **声速梯度**：根据乌德公式，可以计算出不同深度处的声速梯度。
- **典型结构**：深海声速剖面通常包括四个部分：
- **表面层**：受阳光照射，水温较高。
- **季节跃变层**：具有明显的负温度梯度或负声速梯度，随季节变化而变化。
- **主跃变层**：温度随深度剧烈变化，特征是负的温度梯度或负声速梯度。
- **深海等温层**：水温较低且相对稳定，特征是正声速梯度。在主跃变层与深海等温层之间存在声速极小值。
6. **温度变化**：
- **季节变化**：如百慕大海区温度随月份的变化情况，夏季有表面等温层和负梯度层；冬季则有较深的表面混合层。
- **日变化**：受风速影响较大，高风速时，中午表面会出现明显的混合层；低风速时，表面可能呈现负温度梯度。
- **纬度变化**：温度的变化主要发生在海洋上层，对深层温度影响较小。
#### 三、结论
通过对海洋中声速特性的深入研究，我们可以更好地理解和预测声波在海洋中的传播行为。这对于开发高效的声音通信系统、提高海洋环境监测精度以及优化水下目标探测技术等具有重要的理论价值和实际应用意义。此外，深入了解海洋声学特性也有助于推动相关领域技术的发展和创新。
