531a Ookeani akustika

7/29/2019 531a Ookeani akustika

1/28

531a Ookeani akustika
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_9/#


2/28

531a levaade

Akustiline laine

Helilaine levik vees

ReverberatsioonSgavuste mtmine

Radarid


3/28

531a pivljundid

Teadmised mis on helilaine millest sltub heli

levik vees

milleks saabkasutada helilaineid

Oskused arvutada sgavust interpreteerida

kajagrammi

lugeda helikiiruseprofiili


4/28

531a Kirjanduse loetelu[2] Marine Physics. J. Dera

[3] Principles of ocean physics. J.R. Apel[4] Introduction to Physical Oceanography. R.H.Stewart[5] Introduction to Physical Oceanography. J.A. Knauss[6] Regional Oceanography: an Introduction. M.Tomczak

[7] . .. [9] Ocean circulation. Open University.[10] . .. .

[2] 425-478

[3] 343-403[4] 34-37[5] 269-281[6] 45-47

[7] 262-295

[9] 114-122[10] 243


5/28

Terminid

Heli - elastses keskkonnas lainena levivvnkumineInfraheli - helilained sagedusega alla 16 HzUltraheli - helilained sagedusega le 20 kHz

Helikanal - piirkond, kus heli kiirus onminimaalneHelikanalid - kihid, kus helikiired mitmekordseltpeegelduvad ning levivad suurtele kaugustele

Varjutsoon - piirkond, kuhu heli ei jua.


6/28

Heli refraktsioon

Lained kalduvad teekonnalt krvale, sest heli levikukiirus muutub piki trajektoori.Selle tttu tekivad varjutsoonid, helikanalid,fokuseerimise ja defokuseerimise efektid.

Akustiline vari - tekib juhul, kui positiivse gradiendigakiht asub negatiivse gradiendiga kihi peal ning heliallikas on kihis positiivse gradiendiga.


7/28

Akustiline energiaOsakeste vibreerimine seotud kineetilise ja potentsiaalse

energiaga.Kineetiline:

- tihedus (kg/m3)

V - ruumala element tasakaalus (m3)m - osakeste kiirus (m/s)

Potentsiaalne (t, mida tehakse leminekul tasakaalustkokkusurutud olekusse):x - ruumala moodul

- paisutus

Energia tihedus W - kogu energia ruumala hikule (J/m3).P - ruutkeskmine helirhuvrtus punktis (Pa)C - heli kiirus (m/s)


8/28

Heli leviku kiirus vees

Helilaine kiiruse kalkulaatorhttp://www.tsuchiya2.org/soundspeed

Kiirus muutub vahemikus1448...1554 m/s

Arvutuslik vrtus 1500 m/s

c (0C, 35 psu, 1 atm) =1449 m/s
http://www.tsuchiya2.org/soundspeedhttp://www.tsuchiya2.org/soundspeedhttp://www.tsuchiya2.org/soundspeed


9/28

Mthikud

detsibellid - dBhertsid - Hz


10/28

Heli hajumine

Kaod sfrilise hajumise ja neeldumise puhul onH = 20 lg (r) + a rr - vahemaaa - neeldumiskoefitsient

Lbilaskvuse anomaalia - vahe teooreetilise jamdetava intensiivuse vahel.


11/28

Heli neeldumine

Kui neeldumine sltub ainult viskoossusest, siis kehtibvalem

- viskoossustegur - tihedus

Reaalsem valem kehtib +5 kraadi juures

kus teine liige kirjeldab viskoossust

f - sagedus (kHz)


12/28

Veesamba kihilisusVeesambas eristatakse kolme kihti:1. segunenud kiht (veepinnalt 120 meetrini) - helikiirusegradient muudab mrki2. negatiivse kiiruse gradiendiga kiht (120-1500 m) -helikiirus kahaneb sgavusega (termokliini tttu)3. positiivse gradiendiga kiht (sgavamal, kui 1500 m) -helikiirus suureneb sgavusega


13/28

Heli intensiivsus

Energia hulk ajahikus lbi pinna, mis on ristiheli leviku suunaga.I - intensiivsus (W/m2)

P - energia tihedus (J/m3

) - keskkonna tihedus (kg/m3)C - heli kiirus keskkonnas (m/s)

.

C - keskkonna akustiline takistus


14/28

Heli peegeldumine

Kui peegeldav pind on lame kaugusel, mis onsuurem, kui lainepikkus, siis osa langevasthelienergiast peegeldub sama nurga all tagasi.Peegeldunud energiahulk sltub materjalide

akustilistest omadustest (kalast ja laevastpeegeldub erinevalt, nagu ka liiva jasavipinnaselt).Piiril vesi-hk peegeldumine on peaaegu tielik,kui merepinnal ei ole suuri laineid.


15/28

Heli hajumine

Heli hajub esemetest vi pindadest, mille suurus onviksem, kui helilaine pikkus L.Hajutamist mjutavad gaasimullid, mereorganismid,hljuvad tahked osakesed, phja mikroreljeef.Tihti on vimatu eristada hajutatud ja peegeldunudhelisignaali.humullid hajutavad heli vga tugevalt, mis piirabvastuvtjate tulatust.


16/28

Reverberatsioon

Heli hajumine allika suunas, peegeldades esemetest,pinnalt, phjalt.Puudub ainult lpmatu suures ja homogeensesveekogus.Reverberatsioon piirab helikanali juhitavust ningmrab moodustise mramise alumise piiri.


17/28

Helilaine refraktsioon

Kiiruse muutumise tttu helikiired levimisel murduvad.Efekt on mrgatav, kui heli levib rhttasandil le 100 m.

Helilaine profiil sltub geograafilisest asukohast,aastaajast ja pevaajast.


18/28

Heli peegeldumineR - amplituutide suhe (peegeldunud /pealelangev) - lemise (1) ja alumise (2) kihi tihedus(kg/m3)c - heli kiirus vastavas kihis (m/s) (teeta) - langemisnurk


19/28

Lloydi efekt

Seisneb selles, et helikiir peegeldubpiirilt vesi-hk ning aparaadidregistreerivad objekti hus, mittevees, ehk vales kohas.


20/28

Heli rakendamine

Veealuste objektide tuvastamine (allveelaevad, vrakid)Sgavuste mtmineKala populatsioonide tuvastamine


21/28

Helilaine iseloomHeli on keskkonna tiheduse

muutumine rhu muutumisetttu.Keskkond paisub hes kohasja tmbub kokku teises

kohas.Kui akustiline rhk saavutabteatud piiri (kavitatsioonilvi),negatiivne rhupoollainesoodustab thimike teket, mis

takistab helilainete levikut.


22/28

Heli allikad vees

Punktallikad:laevad, allveelaevadkaladmereloomad, mis liiguvad vees

krevettidttavad seadmedveemasside liikumine, hdrodnaamilised efektid

Hajutatud heli (allikat ei saa kindlaks teha):liustike sulamine, navigatsioon, seismilised protsessid,vihm, lained


23/28

Kajalood

Genereeritakse heli (ultraheli) antud kestvuse,sageduse, intensiivsuse ja suunaga.Elektrienergia muundub akustiliseks energiaks.Vahemik 0,1 Hz - 100 kHz


24/28

Heli kiiruse muutused

Philiselt temperatuuri tttu (molekulide liikumisekiirus).Soojenemisel 1 kraadi vrra kiirus suureneb 2,7...5m/s vrra.

Soolsuse suurenemisel+1 psu / +1,2 m/s

Sgavuse suurenemisel+100 m / +1,7 m/s


25/28


26/28

Nide

Antud veetemperatuur, soolsus, sgavus, leida helileviku kiirus antud kihis.

Lahendus:Sisestada aadressil http://www.tsuchiya2.org/soundspeed/ andmed, vrrelda tulemus kolmevalemite kaudu.
http://www.tsuchiya2.org/soundspeed/http://www.tsuchiya2.org/soundspeed/http://www.tsuchiya2.org/soundspeed/


27/28

Ksimused

Miks veealuste objektide tuvastamiseks kasutataksehelilaineid, mitte raadiolaineid?Miks heli kiirus on erinev vees, mudas, liivas?Millest sltub heli kiirus vees?


28/28

Kontrolli oma teadmisi

Heli leviku kiirus veekihis oli c. Temperatuurlanges dT vrra, soolsus suurenes dS vrra.

Leida uus heli leviku kiirus kihis.

c, m/s = 1548dT, C = 10dS, psu = 1

Vastus:1 522 m/s

Documents

531a Ookeani akustika