声学原理与现象：课件整合总复习

声学原理与现象课件整合总复习欢迎来到声学原理与现象的课件整合总复习本次复习将系统地整合声学领域的核心概念、基础理论与前沿应用，涵盖从基本的声波特性到先进的声学技术我们将探索声音的产生、传播和感知，以及声学在音乐、建筑、医学和工业等领域的广泛应用通过这套全面的课件，希望能够帮助您巩固已学知识，建立声学概念的整体框架，深入理解声学原理在现实世界中的实际应用，为进一步的学习和研究奠定坚实基础课程概述声学的定义和范围学习目标12声学是研究声波产生、传播及其通过本课程，学生将掌握声波的效应的科学，它横跨物理学、工基本物理原理，理解声学现象的程学、生物学等多个领域研究科学解释，学会分析和解决实际范围包括从可闻声（20Hz-声学问题，并了解声学技术在各20kHz）到次声波和超声波，以行业的应用培养声学思维和跨及它们在各种介质中的传播特性学科研究能力也是重要目标和应用课程结构3课程分为四大模块基础声学理论、应用声学、专业声学技术以及前沿声学研究由浅入深，先建立基础概念，再深入探讨各种应用和前沿技术，最后展望未来发展方向声音的基本概念声波的定义声音的物理性质人耳可听范围声波是一种机械波，通过介质中的分子或粒声音具有频率（决定音调高低）、振幅（决健康年轻人的听觉范围通常在20Hz到子的振动传播能量与电磁波不同，声波需定响度）和波形（决定音色）等物理特性20kHz之间，低于20Hz的称为次声波，高要介质才能传播，不能在真空中传播声波声音的速度与传播介质的弹性和密度有关，于20kHz的称为超声波随着年龄增长，在空气中传播时，形成压缩和稀疏区域的交在固体中传播速度通常快于液体和气体人耳对高频声音的敏感度会下降不同频率替变化的声音，人耳的敏感度也不同声波的产生振动源1一切声波的产生都源于物体的振动扰动传递2振动物体将能量传递给周围介质波动形成3形成压缩和膨胀的交替波动声波传播4能量以波的形式向外扩散声波的产生始于物体的振动，如乐器的弦、扬声器的膜片或人的声带当这些物体振动时，它们推动周围的空气分子，形成区域性的压缩和稀疏这种压力变化以波的形式向外传播，构成了我们所能听到的声音常见的声源包括机械振动源（如乐器、机器）、电声换能器（如扬声器、电话）、空气动力声源（如喷气发动机、风声）以及电火花等不同的声源产生不同特性的声波，这些差异反映在声音的频率、强度和音色上声波的传播纵波特性声波是典型的纵波，振动方向与传播方向平行这意味着介质的颗粒沿着波传播的方向作往复运动，形成压缩和稀疏区域与横波（如水面波）不同，声波需要介质具有体积弹性传播介质声波可以在气体、液体和固体中传播，但不能在真空中传播不同介质的声波传播特性差异很大在气体和液体中，声波仅以纵波形式传播；而在固体中，声波可以同时以纵波和横波的形式传播声速与影响因素声波传播速度（声速）受介质性质显著影响在气体中，声速与温度的平方根成正比，与分子量的平方根成反比在标准条件下，声音在空气中的传播速度约为343米/秒，在水中约为1480米/秒，在钢中约为5000米/秒声波的基本参数声波的特性由四个基本参数决定频率、波长、振幅和相位频率指单位时间内完成的振动周期数，单位为赫兹Hz，决定了声音的音调高低波长是相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，等于声速除以频率振幅表示声波偏离平衡位置的最大距离，它决定了声音的响度声波的相位描述了波在振动周期中的特定位置，对分析多个声波的叠加至关重要这些参数共同构成了声波的完整描述，为我们理解和控制声音提供了基础声压与声压级20μPa听觉阈值人类能够感知的最小声压值20Pa痛阈引起疼痛的声压水平120dB飞机噪声喷气式飞机近距离的声压级6动态范围人耳可听范围跨越的数量级声压是声波在介质中引起的压力变化，表示声波在传播过程中对介质产生的压缩和稀疏程度由于人耳对声压的感知是对数关系，我们引入声压级的概念，使用分贝dB作为单位来表示声压级的计算公式为SPL=20×log₁₀p/p₀，其中p是实际声压，p₀是参考声压（通常为20μPa，即人类听觉阈值）这种对数尺度使我们能够方便地表示和比较从微弱耳语到震耳欲聋的喷气式飞机的声音强度声强与声功率声强是单位面积上通过的声能流量，表示声波传递能量的速率，单位为瓦特/平方米W/m²声强与声压的平方成正比，即I=p²/ρc，其中ρ是介质密度，c是声速声功率则是声源向周围空间辐射的总声能量，单位为瓦特W在自由场条件下，声强与距离的平方成反比（遵循反平方律）这意味着距离声源越远，声强越小声强级的计算公式为SIL=10×log₁₀I/I₀，其中I₀是参考声强10⁻¹²W/m²在自由场条件下，声压级和声强级在数值上相等声波的反射反射定律反射系数应用实例声波反射遵循与光学相同的反射定律入射反射系数描述了表面反射声能的比例，取值声波反射原理广泛应用于音乐厅设计、超声角等于反射角当声波遇到障碍物（如墙壁从0（完全吸收）到1（完全反射）硬质光波检测、声呐系统等音乐厅的形状和反射）时，部分能量被反射回来，形成反射波滑表面（如大理石、玻璃）的反射系数接近1面设计可以引导声能均匀分布到听众区域；反射定律是声学中最基本的原理之一，为理，而多孔吸声材料的反射系数较低反射系医学超声利用组织界面的反射来形成图像；解回声、混响和声学设计提供了基础数随频率变化，通常高频声波比低频声波更声呐技术则通过分析水下物体反射回的声波容易被吸收来确定位置和特性声波的折射折射现象声学透镜声波从一种介质进入另一种介质时，如果入射方向不垂直于介质界面，则传播方向会发生改变，这就是声波的折射现象折射是由于声波在不同介质中传播速度不同所致声利用声波折射原理设计的声学透镜可以聚焦或发散声波声学透镜由能够改变声波传播波折射现象在日常生活中较为常见，如夏日热空气上升引起的声音传播扭曲速度的材料制成，形状与光学透镜类似声学透镜广泛应用于医学超声成像、水声学探测以及声波能量的定向传递，是重要的声学元件123斯涅尔定律在声学中的应用声波折射遵循斯涅尔定律sinθ₁/sinθ₂=v₁/v₂，其中θ₁、θ₂分别是入射角和折射角，v₁、v₂分别是声波在两种介质中的传播速度与光学类似，声波从低声速介质进入高声速介质时，折射角大于入射角；反之则小于入射角声波的衍射日常应用门缝传声、拐角听音1影响因素2波长与障碍物尺寸的比值声学设计考量3消声器、扩散体设计惠更斯菲涅耳原理-4波前上每点作为次波源声波的衍射是指声波绕过障碍物或通过开口继续传播的现象根据惠更斯-菲涅耳原理，波前上的每一点都可以被视为新的波源，产生向各个方向传播的次波，这些次波的叠加形成了新的波前，使声波能够绕过障碍物传播衍射效应与波长和障碍物尺寸的比值密切相关当波长远大于障碍物尺寸或开口宽度时，衍射效应显著；反之则较弱这就是为什么低频声波比高频声波更容易绕过障碍物传播声波衍射现象在声屏障设计、扩声系统布局以及消声器设计中都需要认真考虑声波的干涉相干波建设性干涉1频率相同且相位差恒定的波波峰与波峰重合，振幅增强2干涉图样破坏性干涉4形成稳定的强弱分布模式3波峰与波谷重合，振幅减弱声波的干涉是指两个或多个声波在同一区域相遇时，根据叠加原理产生的现象当两列相干声波相遇时，其位移或压力的代数和形成了干涉波在建设性干涉中，波的振幅增大（声音变强）；在破坏性干涉中，波的振幅减小（声音变弱）声波干涉现象广泛应用于各种声学系统主动噪声控制技术利用产生与原噪声位相相反的声波，通过破坏性干涉消减噪声立体声扬声器系统利用干涉来创造声场效果声学测量技术也经常利用干涉原理，如双麦克风干涉法测量声场特性驻波驻波的形成节点与波腹弦乐器中的应用驻波是两列频率相同、振驻波中，某些位置的质点驻波原理在弦乐器中有重幅相等、方向相反的行波始终静止不动，这些位置要应用当琴弦振动时，相互干涉的结果在管道称为节点；而另一些位置固定两端形成节点，产生或弦等有界介质中，当入的质点振幅达到最大，称基频和一系列谐波的驻波射波被边界反射后，入射为波腹节点和波腹在空模式不同的驻波模式对波和反射波叠加形成驻波间上交替分布，相邻节点应不同的谐振频率，构成驻波的特点是能量不传或相邻波腹之间的距离等了乐器的泛音系列通过播，而是在固定位置上振于半个波长在声学中，改变弦长、张力或线密度动，形成稳定的波形节点处声压振幅最大，波，可以调节弦乐器的音高腹处声压振幅为零多普勒效应原理解释数学表达12多普勒效应是指声源与观察者之多普勒效应的数学表达式为f间存在相对运动时，观察者接收=f×[v±v_o/v±v_s]，其到的声波频率与声源发出的频率中f是观察者收到的频率，f是源不同的现象当声源靠近观察者发出的频率，v是声波在介质中时，观察者接收到的声波频率增的传播速度，v_o是观察者的速高（音调升高）；当声源远离观度，v_s是声源的速度正负号察者时，接收到的频率降低（音取决于相对运动的方向，靠近取调降低）这是因为相对运动导正，远离取负致波前压缩或拉伸日常生活中的例子3多普勒效应在日常生活中很常见救护车驶过时鸣笛声的变化、火车汽笛声的转变、赛车呼啸而过的声音变化等这种效应也被广泛应用于测速雷达、血流速度测量、天文学中恒星运动研究等科学技术领域声学材料吸声材料隔声材料吸声材料主要通过将声能转化为热能来隔声材料主要通过反射声能和阻断声波减少声波反射多孔吸声材料（如玻璃传播路径来减少声传递高密度、低孔棉、矿棉、聚氨酯泡沫）依靠材料内部隙率的材料（如铅板、混凝土墙）具有复杂的孔隙结构，使声波在传播过程中良好的隔声性能质量定律表明，隔声因摩擦损耗能量共振吸声材料（如穿性能随材料面密度和频率的增加而提高孔板、微穿孔板）则利用特定频率的共采用多层复合结构、阻尼层和空气间振来吸收声能不同吸声材料的吸声特隙可显著提高隔声效果性随频率变化很大声学处理的应用声学材料广泛应用于建筑声学、噪声控制和音质优化在音乐厅、录音室等场所，通过合理配置吸声材料和反射表面来优化声学环境；在机械设备周围使用隔声罩降低噪声传播；在汽车、飞机等交通工具中使用隔振材料减少振动噪声正确选择和布置声学材料是声学设计的核心要素混响混响是指声源停止发声后，声音在封闭空间内持续存在并逐渐衰减的现象混响时间通常定义为声压级衰减60分贝所需的时间（RT60），是评价室内声学品质的重要参数在理想扩散声场中，混响时间可用萨宾公式计算RT60=

0.161×V/A，其中V是房间体积，A是总吸声面积混响时间受空间体积、表面材料吸声特性、空气吸收和家具等因素影响不同用途的空间需要不同的混响时间语言清晰度要求较短的混响时间（

0.6-

1.2秒），而管风琴音乐则需要较长的混响时间（2-4秒）现代声学设计通常采用可调节的吸声系统来满足多功能空间的不同需求室内声学设计原则声音分布良好的室内声学设计首先要确保声能在整个空间内均匀分布，避免声音死角或声能过度集中的热点区域这通常通过控制房间形状和比例、设计适当的反射面和扩散体来实现理想的听音空间应避免平行墙面产生的颤动回声，同时使用合适的天花板和侧墙反射面引导声能声学缺陷处理常见的室内声学缺陷包括回声、颤动回声、声聚焦和共振等问题回声是指延迟超过50毫秒的强反射，通过吸声或扩散处理可以消除；颤动回声由平行反射面引起，可通过非平行设计或扩散处理解决；声聚焦常见于凹形表面，需避免凹形设计或添加扩散体；共振则需通过合理的房间比例和低频吸收体控制音质优化最终目标是优化空间音质，包括提高语言清晰度、增强音乐层次感、控制背景噪声水平等这需要综合考虑混响时间、早反射/直达声比、侧向反射比例、声能衰减曲线等参数，并根据空间用途（如演讲、音乐欣赏或录音）确定最佳设计方案现代声学设计通常结合计算机模拟和实测分析来验证和优化设计效果扬声器原理动圈式扬声器静电式扬声器频率响应特性动圈式扬声器是最常见的扬声器类型，工作静电式扬声器利用静电力原理工作它由一扬声器的频率响应描述了其在不同频率下产原理基于电磁感应其核心组件包括永久磁层极薄的带电膜片夹在两个固定电极板之间生声压的相对水平理想的扬声器应在整个铁、音圈和振膜当电流通过音圈时，在磁构成当音频信号电压施加到电极上时，膜可听频率范围内具有平坦的响应曲线由于场中产生力，推动连接的振膜振动，从而产片受到变化的静电力作用而振动，产生声波单个驱动单元难以覆盖全频率范围，现代扬生声波动圈式扬声器结构简单、成本低，静电扬声器以其出色的瞬态响应和低失真声器系统通常采用分频设计，结合低音、中但在高频响应和瞬态特性上有一定局限率著称，但需要高电压偏置，且通常体积较音和高音单元，各自负责特定频率段，以获大，低频表现有限得更全面的频率响应和更低的失真麦克风技术指向性特征麦克风的指向性描述了其对不同方向声源的敏感程度常见的指向模式包括全向型（对各方向均匀拾音）、心形（前向敏动圈式麦克风感，后向衰减）、超心形、双指向（八字形）和枪式（高度定向）等指向性通过声学设计（如声孔排列）实现，不同指向动圈式麦克风工作原理与动圈扬声器相反，属于电动式换能器特性适用于不同录音环境和需求，是选择麦克风的重要依据声波使振膜和连接的音圈在磁场中振动，根据电磁感应定律产生对应的电信号动圈麦克风结构坚固，价格合理，适用于电容式麦克风恶劣环境，无需外部电源，但灵敏度相对较低，高频响应有限常用于现场演出、广播和采访等场合电容式麦克风基于静电原理工作，由一层极薄的金属振膜和一个固定背极板构成电容器声波使振膜振动，改变电容值，配合偏置电压产生对应的电信号电容麦克风具有较高的灵敏度和宽广的频率响应，瞬态特性优良，但需要外部电源（幻象电源）供电，对湿度敏感广泛应用于录音棚和高品质音频记录音频信号处理模拟信号处理1模拟信号处理直接对连续的电压信号进行操作，通过电子电路实现滤波、均衡、压缩、混音等功能经典的模拟处理设备包括电子管和晶体管前置放大器、模拟数字信号处理均衡器、压缩限制器等模拟处理以其温暖的音色特性和即时响应受到音乐制作2者的喜爱，但可能引入噪声，且操作精度和可重复性有限数字信号处理首先将模拟信号通过A/D转换为数字形式，然后通过计算机算法进行处理，最后通过D/A转换回模拟域数字信号处理提供了高精度、可重复的结果，能实现更复杂的处理功能，如精确的时间延迟、复杂的动态处理、频谱分析常用音频效果器3和合成等随着处理芯片性能提高，数字处理的延迟已大大降低现代音频处理中常用的效果器包括均衡器（调整不同频段的相对增益）、动态处理器（压缩器、限制器、扩展器、噪声门）、时间域效果（混响、延迟、回声、合唱、相位器）和谐波处理器（失真、激励器）等这些效果器可以作为独立硬件设备，也可以是数字音频工作站中的软件插件，为声音设计和音乐制作提供创意工具声音合成技术加法合成加法合成基于傅里叶原理，通过叠加不同频率、振幅和相位的正弦波来构建复杂声音这种方法直接对应声音的谐波结构，理论上可以合成任何声音早期的哈蒙德风琴和基于波表的合成器使用这一原理加法合成可以精确控制声音的谐波结构，但需要大量的控制参数，操作较为复杂减法合成减法合成从丰富的谐波源（如锯齿波、方波）开始，通过滤波器去除不需要的频率成分来塑造声音这是最常见的合成方法，被广泛应用于模拟合成器和它们的数字模拟版本减法合成操作相对直观，控制参数较少，能生成从柔和到刺激的多种声音，特别适合创造富有表现力的音色变化合成FM频率调制（FM）合成使用一个振荡器（调制器）来调制另一个振荡器（载波）的频率，产生复杂的谐波结构通过改变调制频率与载波频率的比率和调制深度，可以生成丰富多变的音色FM合成以其能够用简单的算法创造出复杂声音而闻名，在20世纪80年代的数字合成器中广泛应用，特别适合于创造金属感、响亮的声音和打击乐音色音乐声学基础音色与泛音音色是区分不同声源的声音品质，主要由泛音结构（谐波和非谐波成分）、瞬态特性（起音、衰减）和频协和与不协和音高与频率谱包络决定即使两种乐器演奏相同音高和音量的音协和感是指多个音同时发声时产生的和谐或紧张感符，我们仍能轻易区分，这正是音色差异所致不同音高是声音在人类感知中的高低属性，主要由基频决物理上，简单整数比的频率关系（如八度2:

1、纯五度乐器的音色特点与其材料、结构和发声机制密切相关定在西方音乐中，标准音高A4（中央A）的频率为3:2）产生较强的协和感，而复杂比例则产生不协和感，为音乐表现提供了丰富的色彩440Hz，其他音符的频率按照等比数列排列相邻八协和和不协和的感知部分源于物理声学（拍频和谐度音的频率比为2:1，而十二平均律将八度等分为12个波重合），部分源于文化和心理因素在音乐作品中半音，相邻半音的频率比为2^1/12不同的音乐文化，协和与不协和的交替使用创造了张力与释放的动态可能使用不同的音高系统和音阶组织213乐器声学弦乐器通过琴弦振动产生声音，振动能量通过琴桥传递到共鸣箱，放大并塑造音色影响弦乐器音质的因素包括弦的材质、张力和长度，共鸣箱的形状、尺寸和材料，以及演奏技巧小提琴家族和吉他是典型的弦乐器，各有独特的泛音结构和音色特征管乐器利用气柱振动发声，分为木管和铜管两大类木管乐器（如长笛、单簧管）通过气流分裂或簧片振动激发气柱共振；铜管乐器（如小号、长号）则通过演奏者嘴唇的振动激发气柱打击乐器（如鼓、钟）则主要通过膜、板或体积物体的振动发声，振动模式往往更为复杂，含有更多的非谐波成分，形成特有的音色人声声学发声原理共鸣腔体歌唱技巧的声学解释人声产生始于肺部向上的气流通过声带时引起的声带产生的原始声音相对单薄，通过上方的共鸣专业歌唱技巧如共鸣定位和声区过渡都有声学基振动声带是位于喉部的两片肌肉组织，可以调腔体（咽腔、口腔、鼻腔和鼻窦）被修饰和放大础歌手通过调整咽喉和面部肌肉来优化共鸣，节其张力和开合程度当声带闭合时，气流压力这些腔体的形状和尺寸可以通过舌头、下颌、增强某些频段（如2500-3000Hz的歌唱共鸣峰使其分开，然后弹性和空气动力学效应使其重新软腭等的移动来改变，从而调整共鸣特性不同）声区转换（如胸声到头声）涉及声带振动闭合，这一周期性过程产生最初的声波声带振元音的发音主要是通过改变口腔形状，调整共鸣模式的变化特殊技巧如覆盖或声音混合旨动频率决定了音高男性通常在100-150Hz，女腔体的谐振频率（共振峰）来实现的这些共振在平滑过渡区域，保持音色统一声学分析显示性在175-250Hz，儿童更高峰对语音识别和身份辨别至关重要，优秀歌手能够在高音区维持低频共振峰的强度，这是声音支持的声学表现建筑声学秒65%

1.8语言清晰度音乐厅混响良好演讲厅的最低语言清晰度标准交响乐最佳混响时间40dB85%本底噪声扩散度录音棚的最大允许背景噪声专业音乐厅的声场扩散目标建筑声学设计的首要目标是创造适合特定功能的声环境对于演讲厅，关注的是语言清晰度和均匀的声压分布；对于音乐厅，则追求适当的混响时间、早期反射和包围感；而对录音棚，隔音和吸声控制至关重要声学设计必须在早期规划阶段就与建筑设计整合，因为房间形状、比例和体积都直接影响声学性能建筑声学材料选择需考虑吸声、扩散和反射特性硬质反射材料（如混凝土、大理石）用于引导声能和增强早期反射；多孔吸声材料（如矿棉板、泡沫）用于控制混响；扩散体（如二维和三维声学扩散板）则用于消除颤动回声和提高声场均匀性空间形状设计避免凹面（防止声聚焦）和平行面（减少驻波），同时考虑观众区域的视线和声线要求交通噪声控制接收端保护噪声屏障、隔声窗、个人防护1传播路径处理2声屏障、绿化带、地形利用噪声源控制3车辆设计优化、路面改良、交通管理噪声源分析4频谱特性、时变规律、强度分布交通噪声是城市环境中最主要的噪声源之一，包括道路交通、铁路和航空噪声有效的交通噪声控制始于噪声源的详细分析道路交通噪声主要来自发动机、排气系统、轮胎-路面接触以及空气动力学噪声；铁路噪声源于轮轨接触、发动机和气动噪声；而航空噪声则主要源自发动机和机身气动噪声交通噪声的传播路径处理是最常见的控制措施声屏障是最有效的解决方案之一，其设计需考虑高度、长度、材料和形状理想的声屏障应足够高以阻断直接声线，足够长以防止声波绕射，并具有足够的表面密度（20kg/m²）新型声屏障设计，如顶部扩散结构和声学超材料，可提高衰减效果接收端保护措施包括建筑物的隔声窗、合理的室内布局以及建筑物朝向的优化设计工业噪声控制噪声评估方法隔声罩设计减振技术工业噪声控制首先需要准确评估噪声源特性隔声罩是控制局部噪声源的有效措施，设计振动是许多工业噪声的根源，减振技术包括和传播路径常用的评估方法包括A计权原则包括足够的表面密度以阻断声传递；弹性支撑系统隔离振动源；阻尼处理减少声压级测量，用于评估对人耳的影响；倍频内表面吸声处理减少内部反射；橡胶密封条结构振动；质量增加降低振动响应；管道和程分析，识别主要频率成分；声强测量，用防止声泄漏；维护和通风口需特殊声学设计风道的振动隔离处理弹性支撑设计关键是于定位和量化噪声源；统计分析，评估时变隔声罩的透射损失与频率和材料密度相关选择合适的刚度，使支撑-质量系统的自然特性；以及声学照相机，可视化噪声源分布，遵循质量定律复合结构隔声罩（如夹层频率远低于激励频率阻尼材料（如粘弹性现代噪声评估通常结合计算机预测模型和结构）可提供更好的宽频衰减性能，而定制层）可转换振动能为热能，常用于机壳和面实地测量，以全面了解噪声问题隔声罩需根据设备操作和维护要求进行特殊板处理，尤其有效减少高频噪声辐射设计环境噪声评价噪声地图评价标准监测方法噪声地图是环境噪声分布的可视化表示，通过不环境噪声评价标准通常规定不同功能区（如居住环境噪声监测方法包括短期抽样测量和长期连续同颜色标识区域噪声水平现代噪声地图结合区、商业区、工业区）的噪声限值，区分昼夜时监测短期测量通常按照国家标准规定的时段、GIS技术、3D建筑模型和计算机预测算法，可模段常用的评价指标包括等效连续声级Leq测点和条件进行，适用于初步评估和投诉调查拟交通、工业和建筑活动的噪声影响噪声地图，反映平均能量；日夜等效声级Ldn，考虑夜长期监测则使用自动噪声监测系统，可获取更全有助于识别高噪声暴露区域，评估人口受影响情间敏感性；统计声级L10,L50,L90，描述时间面的时间变化数据现代监测系统具备远程数据况，为城市规划和噪声管控提供科学依据最新分布特性；以及最大声级Lmax，评估瞬时噪传输、自动报警和音频录制功能，能实现高效管技术支持动态噪声地图，能实时反映噪声变化声影响各国标准略有差异，但核心原则是保护理监测数据的统计处理和分析是评价噪声影响健康和生活质量和制定控制措施的基础水声学基础水中声波传播特性声呐原理水中声波传播与空气中有显著差异水中声呐（SONAR）是利用声波探测水下目声速约为1500米/秒，远高于空气中的343标的系统，分为主动声呐和被动声呐主米/秒声速受温度、盐度和深度的影响，动声呐发射声脉冲并接收回波，通过分析导致复杂的声线弯曲现象海洋中存在深回波时间和特性获取目标信息；被动声呐度声道（SOFAR层），可使声波传播数千仅接收目标发出的声音，通过频谱分析和公里水中声波传播损失包括扩散损失和方向测定识别目标声呐系统关键组件包吸收损失，高频声波衰减更快海洋环境括换能器（将电能转换为声能或反之）、的各种噪声源（如海浪、降雨、船舶和海信号处理器和显示系统现代声呐采用阵洋生物）形成了复杂的背景噪声谱列技术和波束形成算法提高分辨率和抗干扰能力海洋声学应用水声学在海洋领域有广泛应用海洋资源勘探使用地震声学技术；海底地形测绘采用多波束声呐；海洋环境监测利用声学遥测技术；水下通信系统使用声学载波传输数据；水下导航依赖声学定位系统；而军事应用包括潜艇探测和鱼雷制导等随着深海探索需求增加，水声学技术正向更高精度、更大深度和更智能化方向发展，同时更加注重减轻对海洋生物的声学影响。