Для вибраного шару і, з товщиною δНi, градієнт

ΔС_i - перепад швидкості звука в і-му шарі;

Θ_і-1 - кут входу променя в шар:

Θ_і - кут виходу променя з шару;

Використовуючи співвідношення

отримаємо

Для шару І та шару II в загальному вигляді отримаємо

Із закону Снеліуса відомо, що

Θ_i - кут входу променя в і-й шар. а

С_г, - швидкість звука в шарі, що була б у випадку горизонтального напрямку розповсюдження променя.

Повна відстань до n-ї точки спряження буде дорівнювати сумі відстаней

У випадку малих кутів Θ_i R_n в наслідок малості tg, отримаємо у вигляді -

Питання 65

Шуми в морі.

1)Шумовий фон в морі.

Шум,який оточює не спрямований гідрофон,який міститься в морському середовищі і не залежить від умов функціювання гідрофона,а також не створються локалізованим джерелом шуму-наз. ШУМОМ МОРЯ,або ШУМОВИМ ФОНОМ МОРЯ.

Рівень оточуючого шучу,як параметр гідролокації,характеризується інтенсивністю оточує мого шуму (dB) яка вимірена не спрямованим гідрофоном і поділена на інтенсивність плоскої хвилі,в якій середньоквадратичний тиск дорівнює 2* Па(в США 1000.000 Па). Рівні оточувальних шумів вимірюється в різних частотних діапазонах і завжди доводять до полоси 1 Гц. В цьому випадку,до амплітуди тиску.

У зв’язку з різноманітністю акваторії в залежності від глибини розрізняють шуми в глибоких та мілких морях.

2)Оточувальний шум в глибокому морі.

Вивчення оточувальних шумів проводяться в основному глибоководними гідрофонами,які розташовані на дні-так званими донними базами. Діапазон частот,в якому проводяться вимірювання Одержані дані кажуть про те,що різні частки спектру шумів визначаються різними джерелами шумів->оточувальний шум створюється множиною джерел разного виду.

3)Приливи та гідростатичні явища,пов’язані із хвилювання поверхні моря.

Приливи та хвилювання морської поверхні створює зміну амплітуд тиску із відносно великою амплітудою в області самих низьких частот спектру. В результаті приливів створюється тональні складові на частотах,відповідно одному чи двом періодам на добу.

При приливах(відливах) зміна висоти рівня моря на 0.3 м складає зміну Морське хвилювання також може бути джерелом зміни гідростатичного тиску.

4)Сейсмічні процеси.

Земля знаходиться у стану постійної сейсмічної активності. Одна з постійно існуючих форм-мікросейсми,які мають майже регулярну періодичність f=1/7 Гц,а амплітудна складова вертикального зміщення = см. При періодичному збудженні,тиск,створений мікросейсмами ,може мати рівні понад 100-110 dB.

Вимірювання показали,що основний внесок сейсмічної активності має значення у діапазоні від долей Гц і до 10-100Гц для районів із слабким сухохідством.

Крім мікросейсмів ,епізодичний вплив таких явищ як виверження вулканів та підводних землетрусів роблять внесок невстановившегося характеру у низькочастотний шум глибокого моря.

5)Океанічна турбулентність.

Турбулетність створює змінний динамічний тиск і гідрофон,який знаходиться як не посередньо в ,так і на віддаленні від нього,регіструє деяке середньо значення тиску.

У зв’язку з тим,що випромінювання звуку турбулентністю є процесом нестаціонарним і джерело може бути віднесена до квадрупольного типу,шум,створений таким джерелом поширюється недалеко.

Максимальний рівень в спектрі такого шуму знаходиться в частотному діапазоні і може складати величину 110-115 dB.

6)Сухохідство .

Дальне сухохідсто є головним джерелом шуму в діапазоні Гц. Конкурентом можуть бути далекі шторми. При цьому рух судів може відбуватися на відстані до 1000 миль.

Відмітимо,що вітрове хвилювання в точці спостерігання має менший вплив ,тому що на f=100 Гц звук переважно поступаю в горизонтальних напрямках.

7)Хвилі на поверхні.

Хвилювання моря створює шум,який лежить на ще більш високих частотах ,ніж шум далекого сухохідства.

Джерелом шуму за рахунок тиску поверні є:

• Шум потоку вітру,який дує над нерівною морською поверхнею і створює турбулентні рухи,які передаються у нижче розташовані шари води;

• Кавітація при хвилюванні-поширення звуку від хлопання бульбашок повітря;

• Сам процес хвиле створення.

Діапазон частот,в якому суттєво має вплив хвилювання моря 500 Гц-(25-30) кГц-для місць не дуже віддалених від точки вимірювання.

8) Тепловий ШУМ.

Цей фактор повязан з тим,що тепловий шум,який повязан з процесами релаксації,визначає поріг чуттєвості гідрофону на високих частотах .

Спектр оточуючого шуму розподілен на 5 полос:

I полоса-вивчена погано . Мабуть шум має гідродинамічне походження та сейсмічний характер;

II полоса-характеризується крутизною зпаду 8-10 dB/Окт-визначаєтсья океанічною турбулентністю і швидкістю вітруі,як слідство,вітровим хвилюванням;

III полоса –характеризується присутністю «плато» і визначається шумами далекого судохіства.

IV полоса-характеризується крутизною зпаду 5-6dB/okT-визначається станом моря в районах,близьких до точки спостереження .

V полоса-характеризується ростом 6 dB/OkTі визначається тепловим шумом.

9)Оточувальний шум в мілкому морі.

У відміну від глибокого моря в мілких морях та районах що біля берегу шуми відрізняються великою змінністю. У мілководному районі на фіксованій частоті шум являє собою суміш щумів трьох видів:

1. Шуми сухохідства і промислові шуми;

2. Вітрові шуми;

3. Шуми біологічного походження.

10)Заливи и гавані.

Крім джерел,які роблять внесок в загальний шум на великих глубинах ,в заливах и гаванях суттєву роль мають додаткові джерела-шуми промислових підприємств,шуми створені турбулентністю приливних течій та шуми біологічних організмів.

До біологічних шумів відносять : лускання креветок,неперіодичні сигнали дельфінів ,китів та окремих видів риб.

11) Хвилі біля берегу.

Вітрове хвилювання поверхні моря біля берегу визначає рівень щумів в широкому діапазоні частот . Для глибин =45 м та кам’яного грунту,зростання рівня шуму може складати величину до 7.2 dB. При подвоєнні швидкості вітру.

При відсутності джерел біологічного виду і сухохідства,шумові рівні на мілководді добре добре відповідають один одному і з рівнями шумів в глибокому морі.

На НЧ і при малих швидкостях вітру,мілководні райони є більш тихими ,ніж глибоководні. Це виникаю за рахунок екранізую чого ефекту ,для якого характерні погані умови поширення звуку,який створюється на великих відстанях. В області ВЧ мілкі моря більш шумні ,ніж глибокі.

Звуки біологічного походження –розглянуті в основному в частині періодичності-для мілкого моря,і в частині не періодичності-для глибокого.

Додамо,що змінність усіх шумів моря створюється змінами в домінуючих шумах-наприклад змінами швидкості вітру і інтенсивністю сухохідства –в основному це критично для районів неподалік від берегу та мілких морів.

Шуми моря мають анізотропію за злибиною.