531a ookeani akustika
TRANSCRIPT
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
1/28
531a Ookeani akustika
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_9/# -
7/29/2019 531a Ookeani akustika
2/28
531a levaade
Akustiline laine
Helilaine levik vees
ReverberatsioonSgavuste mtmine
Radarid
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
3/28
531a pivljundid
Teadmised mis on helilaine millest sltub heli
levik vees
milleks saabkasutada helilaineid
Oskused arvutada sgavust interpreteerida
kajagrammi
lugeda helikiiruseprofiili
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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)
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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 -
7/29/2019 531a Ookeani akustika
9/28
Mthikud
detsibellid - dBhertsid - Hz
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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)
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
19/28
Lloydi efekt
Seisneb selles, et helikiir peegeldubpiirilt vesi-hk ning aparaadidregistreerivad objekti hus, mittevees, ehk vales kohas.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
20/28
Heli rakendamine
Veealuste objektide tuvastamine (allveelaevad, vrakid)Sgavuste mtmineKala populatsioonide tuvastamine
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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.
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
23/28
Kajalood
Genereeritakse heli (ultraheli) antud kestvuse,sageduse, intensiivsuse ja suunaga.Elektrienergia muundub akustiliseks energiaks.Vahemik 0,1 Hz - 100 kHz
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
25/28
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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/ -
7/29/2019 531a Ookeani akustika
27/28
Ksimused
Miks veealuste objektide tuvastamiseks kasutataksehelilaineid, mitte raadiolaineid?Miks heli kiirus on erinev vees, mudas, liivas?Millest sltub heli kiirus vees?
-
7/29/2019 531a Ookeani akustika
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