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海洋水声物理(海水声速计算公式)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-04-12 15:46   点击:131  编辑:jing 手机版

1. 海水声速计算公式

海洋中的声速

  海水的声学特性之一,与海水的密度、压缩率和比热容有关,也与温度、静压力和盐度有关。因此海洋中的声速因时因地而异,但大致在 1450~1540米/秒范围内变化。可用声速仪在海上现场直接测量声速,也可以通过测量海水的温度和盐度,然后按经验公式计算。广泛采用的是1962年发表的W.D.威耳孙海水声速公式,它已编制成声速计算表加以应用。此式适用的温度、盐度和静压力的变化范围很宽,均方误差为±0.3米/秒,大致和声速仪的测量结果相当。1971年,H.W.弗赖伊和J.D.皮尤发表了更精确而简单的声速经验公式:

c=1449.30+ΔcT+ΔcS+Δcp+ΔcS,p,T

式中 ΔcT=4.587T-5.356×10-2T2+2.604×10-4T3

   ΔcS=1.19(S-35)+9.6×10-2(S-35)3

   Δcp=1.5848×10-1p+1.572×10-5p2-3.46×10-12p4

ΔcS,p,T= 1.354×10-5T2p-7.19×10-7Tp2-1.2×10-2(S-35)

Tc为声速(米/秒);T 为温度(°C);S为盐度;p为静压力(公斤/厘米2)。

  此公式的应用范围:-3°C<T<30°C,33.1<S<36.6,1.033公斤/厘米2<p <984.3公斤/厘米2。此范围占全世界海洋水域的99.5%。按此公式计算的结果,声速均方误差为0.1米/秒

2. 海水声速是多少

1500米每秒

首先,声音在水中的传播速度是1500米每秒。

其次,人们经过反复测试发现,水中生素受温度影响,海水里含有盐类,含盐的多少也对声速有影响,在各种因素中,温度对声速影响最大,每升高1摄氏度,水中声速大约增大4.6米每秒,一般认为,海水中的声速是1500米每秒,约是大气中声速的4.5倍

3. 海水声速与温度的关系

声音在水中的平均传播速度约为1450米/秒,约是在空气中的4倍。这个传播速度取决于海水的温度、压力和盐度,声速随着压强的增大而非线性增大;海水温度每升高1℃,声波传播速度约增加4。5米/秒;盐度每增加1‰,音速加快1。30米/秒。一般说来,上层海水声速以温度变化的影响最大,随着深度增加,水温的急剧下降,声速急剧减小,在温度跃层达到最小值。

在温度跃层以下的深海中,温度的垂直变化趋于平缓,声速随着压强的增大而增大。

4. 海水中声音的速度

声音在不同的介质中的传播速度:真空0m/s(也就是不能传播)

空气(15℃)340m/

s空气(25℃)346m/

s软木500m/

s煤油(25℃)1324m/

s蒸馏水(25℃)1497m/

s海水(25℃)1531m/

s铜(棒)3750m/

s大理石3810m/

s铝(棒)5000m/

s铁(棒)5200m/

s最后要注意的是,声音在不同的物质中的传播速度不同,所以提问的时候要说清楚声音是在什么物质中传播。很多时候试卷里问你的是“声音在真空中的传播速度是___m/s”这时你就要看清楚是“真空”而不是“空气”,所以应该填“0”。有很多学生都会粗心填错的(包括我在内,我也曾经做错过。)

5. 三种常见的海水声速分布

解:声音由海面传到海底的时间:t=,声音在海水中的传播速度v=1500m/s由s=vt=×1500m/s=1875m

6. 海水声速经验公式

科拉顿设计的方法虽然能测出水中的声速,但是在波涛滚滚的大海中,让两条调查船保持固定的距离十分困难,因此实际应用中这一方法并不可行。从100多年前瑞士物理学家科拉顿第一次测出水中的声速以来,科学家们已经从大量的实验数据中找到了声速与海水的温度、盐度和压力的关系,并总结出了一个经验公式。因此只要测出海水的温度、盐度和压力,就可以根据公式算出海水中的声速了。而温度、盐度和压力这三个基本量可以在海洋观测中测量出来。利用温度、盐度和压力来计算声速,曾是多年来获得海水中声速的惟一方法。 经过多年的不断努力,在20世纪70年代初,科学家们终于找到了直接测量海水中声速的方法,并根据这一方法设计制造了声速测量器。很快声速测量器就成为人们迅速、准确测量水下声速的重要工具。

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