Термины гидроакустики

Основная статья: Гидроакустика

Гидроаку́стика — раздел акустики, изучающий излучение, приём и распространение звуковых волн в реальной водной среде. Ниже приведен глоссарий терминов гидроакустики.

Наиболее распространенные термины

А

Термин	Альтернативное название	Описание
активный сонар	active sonar	устройство, выполняющее дистанционные измерения в морской среде путем излучения звуковых волн и обработки эхосигналов от объектов
акустическая волна	acoustic wave	волна в идеальной безграничной среде которая распространяется без изменения формы, т.к. возмущения настолько малы, что вызываемые ими деформации линейно связаны с упругими силами
акустически более жесткая среда		среда с большей величиной ρс называют акустически более жесткой
акустически более мягкая среда		среда с меньшей величиной ρс называют акустически более мягкой
акустически прозрачная граница	см. также полное внутреннее отражение	при ρ2с2 = ρ1c1 коэффициент отражения по давлению (и по колебательной скорости) υ = 0, т. е. на границе раздела отражения не происходит; такую границу называют акустически прозрачной
акустическое (звуковое) давление		Приращение начального давления, обусловленное акустической волной
акустическое поле		область пространства, в пределах которой распространяется акустическая волна
акустическое сжатие (уплотнение)		относительное приращение плотности покоящейся среды, вызванное возмущением
акустическое сопротивление среды	см. также импеданс	произведение плотности к скорости распространения волны. Чем больше волновое сопротивление среды, тем больше акустическое давление при заданной скорости колебаний частиц
акустическая энергия	acoustic energy	энергия, переносимая звуковой волной
акустически освещать	ensonify, insonify, illuminate	облучать (заливать) цель или область на морском дне излучаемым звуком
аппаратура контроля целостности	Integrity monitor	аппаратура, состоящая из СНА вИББ и радиопередатчика, установленная на точке с известными координатами и используемая для слежения (мониторинга) за качеством дифференциального сигнала СИББ. Величина расхождения текущей и известной позиции постоянно контролируется и превышение немедленно передается пользователю тревожным сообщением о невозможности использования системы
амплитуда	amplitude	измеренная величина колебания волны
аналоговый сигнал	analog signal	измерение величины, непрерывное во времени без дискретизации данных
антенная решетка гидрофонов	Массив гидрофонов (hydrophone array)	группа гидрофонов, которые совместно обрабатывают приходящие сигналы, обычно с целью формирования и управления лучами

Б

Термин	Альтернативное название	Описание
батиметрическая модель	Bathymetric Model	цифровое представление топографии (батиметрии) морского дна глубинами и их координатами.
Бегущая волна	traveling wave, propagating wave	процесс распространения возмущения в среде при котором фиксированное значение потенциала скоростей (или любой величины, характеризующей возмущение) перемещается в сторону возрастающих значений х с постоянной скоростью с независимо от конкретного вида функции
ближнее поле	near field	область вблизи центра волны, называют неволновой зоной, так как в ней гидродинамические эффекты перетекания жидкости преобладают над волновыми
боковой лепесток ДН	side lobe	второстепенные лепестки ДН по краям основного, в которых чувствительность изменяется в широком диапазоне углов по сравнению с направлением оси основного лепестка; боковых лепестков может быть много

В

Термин	Альтернативное название	Описание
величина «шейдинга»	shading value	величина, добавляемая к сигналу от заданного элемента преобразователя в схеме «шединга» для подавления боковых лепестков
вертикальное перемещение	heave	мера вертикальных движений судна под воздействием морского волнения
волновая зона		см. дальнее поле
волновое сопротивлением среды		см. акустическое сопротивлением среды
волновому уравнение	wave equation	Уравнение гидроакустики которое определяет функции вектора смещения, ускорения частиц, давления и плотности в любой момент времени в любой точке акустического поля
ворота «старт-стоп»	start and stop gates	задаваемые оператором величины, которые ограничивают возможный диапазон времен, на которые программе первичной обработки сонара следует обратить внимание. Могут быть свои для каждого луча
впадина	trough	район (полоса) с низким давлением в волновом поле, создаваемый звуковой волной; минимальные значения амплитуд
временная задержка	time delay	интервал времени, необходимый волне, чтобы пройти между двумя пунктами
временной сдвиг	фазовый сдвиг (time shift или phase shift)	преобразование сигнала во времени, чтобы получить временное запаздывание
временной срез	time slice	дискретный временной интервал, содержащий всю информацию, принятую всеми гидрофонами антенной решетки в виде последовательного цифрового набора данных.

Г

Термин	Альтернативное название	Описание
гарантирование качества	quality assurance, QA	все планируемые и систематические действия, необходимые для обеспечения адекватной уверенности в том, что продукт или услуги будут удовлетворять заданным требованиям качества
гидролокатор (сонар) бокового обзора	sidescan sonar	сонар, измеряющий силу эхосигнала от различных участков морского дна и дающий тем самым информацию о формах рельефа и свойствах донного грунта
гидрофон	hydrophone	устройство, которое воспринимает акустические коледания в воде, путем преобразования физических колебаний, которые оно испытывает в результате попадания на него звуковой энергии, в электрическое напряжение
грубая ошибка (выброс)	blunder	результат небрежности или ошибки, вызванной воздействием внешних факторов, при выполнении измерений. Ошибка может быть обнаружена путем повторных измерений

Д

Термин	Альтернативное название	Описание
дальнее поле	far field	поле на определенном удалении от источника в котором на ограниченной поверхности фронта волна будет локально плоской. режим, в котором дистанция до объекта дистанционного зондирования значительно больше, чем размер устройства, выполняющего дистанционное зондирование, что позволяет упростить математические расчеты путем аппроксимации. В гидроакустике аппроксимации дальнего поля применимы для океанских глубин, которые значительно больше размеров антенн сонаров
деструктивная интерференция	destructive interference	результат процесса наложения двух характеристик направленности не в фазе таким образом, что пики одной волны совпадают с впадинами другой, эффективно погашая друг друга
дискриминация шума	noise discrimination	процесс, при котором шум игнорируется, и полезный сигнал извлекается из шума, содержащего входной сигнал сонара
Дисперсия звука		Зависимость фазовой скорости гармонических звуковых волн от частоты (длины волны)
дифферент	Pitch	угол вращения судна вокруг оси, лежащей в плоскости мидель шпангоута
длина волны	Wavelength	физическое расстояние между пиками амплитуд в волне

Ж

Термин	Альтернативное название	Описание
Жесткая среда		см. акустически более жесткая среда

З

Термин	Альтернативное название	Описание
Закон сохранения акустической энергии в среде		уменьшение энергии в некотором объеме за единицу времени равно потоку мощности через поверхность, ограничивающую этот объем
затухание	Attenuation	любая потеря энергии волны, распространяющейся в среде

И

Термин	Альтернативное название	Описание
излучатель	projector	устройство, излучающее в воду звуковые сигналы
изотропический источник	isotropic source	источник изотропически расширяющегося сигнала, такого, как одиночный излучатель
изотропическое расширение	isotropic expansion	расширение передаваемой энергии такой, как звуковая, таким образом, что она распространяется во всех направлениях
интеграл Кирхгофа		потенциал в точке наблюдения М находят с помощью интеграла Кирхгофа. Интеграл Кирхгофа называют также формулой Грина, поскольку она является следствием Второй формулы Грина
интегральные формулы Гюйгенса		Непосредственное использование формулы Кирхгофа для расчета поля представляет значительные трудности, поскольку на излучающей поверхности неизвестны и потенциал, и его нормальная производная. Интеграл Кирхгофа, определяющий поле излучающего тела произвольной формы, для плоской поверхности можно привести к формулам, дающим точное решение задачи при задании на поверхности только одной величины. Такие формулы называют интегральными формулами Гюйгенса.
интенсивность звука	sound intensity, acoustic intensity	Средняя по времени акустическая энергия, переносимая волной через единицу площади фронта волны. Векторная величина, и, как и плотность потока звуковой мощности, ее выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м2).
интервал посылок	ping time или ping interval	количество времени, необходимое для возвращения эхосигналов и их обработки между излучением посылок
интервал сбора	time spacing	интервал между дискретными последовательными цифровыми наборами данных
интерференция	interference	явление взаимодействия волновых спектров от двух и более источников, которое приводит к появлению новой волновой картины скачков уплотнения. Может быть конструктивной, деструктивной и их комбинацией
импеданс	Impedance	мера «сопротивляемости» среды волне, проходящей через эту среду. Для звуковой волны импеданс зависит от плотности среды и скорости звука в среде. Удельный акустический импеданс—величина не зависящая от времени и в общем случае является комплексной. Для плоской волны z = ρс, т. е. импеданс вещественен и равен волновому сопротивлению среды. Удельный акустический импеданс среды выражают в Н · с/м3

К

Термин	Альтернативное название	Описание
контроль качества	quality control, QC	все процедуры, которые удостоверяют, что продукт отвечает определенным стандартам и техническим требованиям
компрессионная волна	compressional wave	волна, которая проходит через среду таким образом, что колебания происходят в направлении прохождения
конструктивная интерференция	constructive interference	результат процесса наложения двух характеристик направленности в фазе таким образом, что их пики и впадины совпадают, создавая новые большие пики и впадины
крен	roll	угол вращения судна вокруг оси, лежащей в его диаметральной плоскости

Л

Термин	Альтернативное название	Описание
линейная антенная решетка	line array	антенная решетка излучателей или гидрофонов, у которой элементы установлены в линию вдоль оси
луч	beam	термин, используемый для обозначения фокусировки акустической энергии гидрофонной системой или чувствительности принимаемой акустической энергии внутри созданного узкого пространственного угла
лучевой метод		Метод представления и вычисления распространения акустических волн. Луч представляет собой вектор, направление которого совпадает с нормалью к фронту волны. Метод обладает физической наглядностью, и его широко применяют при решении прикладных задач.

М

Термин	Альтернативное название	Описание
метаданные	Metadata	информация, описывающая характеристики данных включая неопределенности результатов съемки. Определение по ISO: данные о наборах данных и аспекты их возможного использования. М. являются данными, неявным образом прикрепленными к наборам данных. Примерами метаданных являются: название набора данных, параметры качества, источник данных, неопределенности позиции и глубин и авторство
местная скорость звука в воде	local speed of sound	скорость, с которой звук распространяется в воде. В воде скорость звука является функцией температуры, солености и давления (глубины), но не зависит от самих характеристик звукового поля
многолучевой эхолот	multibeam sonar	инструмент, который может за одну посылку получить координаты и глубину более одной точки на дне с разрешением большим, чем однолучевой эхолот
модулированные по фронту волны		см. неоднородные волны

Н

Термин	Альтернативное название	Описание
навигационная поверхность	navigation surface	метод представления цифровой модели рельефа дна в результате обработки данных площадной съемки алгоритмом CUBE ( Combined Uncertainty and Bathymetric Estimator) в виде батиметрической модели и поверхности неопределенности с набором правил их визуализации, направленный на обеспечение безопасности мореплавания
направление плоскости миделя	athwartship, acrosstrack	направление, параллельное плоскости мидель шпангоута судна (или миделя) и перпендикулярное диаметральной плоскости судна
неволновая зона		см. ближнее поле
неоднородные волны		волны амплитуда которых убывает вдоль волновых фронтов по мере удаления от границы, такие волны также называют модулированными по фронту
неопределенность	uncertainty	интервал вокруг полученного результата измерения, который будет содержать истинное значение измеренной величины на заданном уровне доверительной вероятности. Уровень доверительной вероятности интервала и принятое статистическое распределение ошибок также должны быть установлены. В контексте Стандарта S-44 (5) термины «неопределенность» и «confidence interval» — эквивалентны
нестабилизированный луч	unstabilized beam	луч, у которого отсутствует возможность настройки (управления) в соответствии с известными пространственными перемещениями судна (крен, дифферент, курс)

О

Термин	Альтернативное название	Описание
объемная скорость (поток)		поток q через элемент dS—произведение нормальной составляющей колебательной скорости и площади элемента

П

Термин	Альтернативное название	Описание
пассивный сонар	passive sonar	прослушивающее устройство, которое регистрирует звуки, издаваемые объектами в воде (сейсмические события, корабли, подводные лодки и морские животные, каждый из которых генерирует собственные звуки)
период посылок	ping cycle	непрерывный цикл работы эхолота, используемый для сбора серий глубин во время движения судна
плоская волна		продольная волну, в которой характеризующие ее величины зависят от одной декартовой координаты и времени
поверхность неопределенности	Uncertainty Surface	модель, как правило, основанная на «гридированных данных», которая описывает неопределенность глубин продукта съемки на смежных районах поверхности Земли. Поверхность неопределенности должна содержать достаточное количество метаданных для однозначного описания природы содержащихся в ней неопределенностей
полное внутреннее отражение		явление наблюдаемое при наклонном падении волны, когда происходит только отражение (т. е. коэффициент прохождения по давлению (w = 0), а преломленная волна во вторую среду не переходит, наблюдается при с1<с2 и sin α > c1/c2
порог обнаружения	detection threshold	значение предсказанной амплитуды, прибавляемое к величине временного среза с целью уменьшения шума от реального эхосигнала от дна
поправка	Correction	величина, которая прибавляется к результатам измерения или функции с целью уменьшить или минимизировать эффект (систематической) ошибки и улучшить результат измерения или функции. Поправка соответствует рассчитанной (систематической) ошибке по величине, но противоположна по знаку
потенциал скоростей		скалярная функция, описывающая акустическое поле в идеальной (при нулевом вращательном моменте) жидкой среде
потери на расширение	spreading loss	падение энергии на единицу площади по мере распространения фронта акустического импульса.
потери на распространение	transmission loss	комбинация потерь на расширение и поглощение звуковой волны в среде
потери поглощения среды	absorption loss	энергетические потери звуковой волны, распространяющейся в среде, возникающие в результате поглощения средой звуковой энергии
потеря полуволны		На мягкой поверхности происходит так называемая потеря полуволны, фаза отраженной волны изменяется на 180°.
преобразователь	Transducer	общий термин для устройства, обеспечивающего преобразование энергии из одной формы в другую, включая совместно гидрофон и излучатель
присоединенная масса		ρr = ms –- масса среды на единицу площади волновой (сферической) поверхности. Такую массу также называют соколеблющейся.
Принцип взаимности акустических полей		Теорема взаимности акустических полей: мощность, расходуемая источником с производительностью Q1 на преодоление поля (давления), создаваемого источником с производительностью Q2, равна мощности, которую расходует второй источник на преодоление поля (давления), создаваемого первым источником.
принцип Гюйгенса	см. также интегральные формулы Гюйгенса	всякое звуковое поле есть суперпозиция волн сферических (монопольных) и двойных (дипольных) источников
продольная волна		Волна, распространяющаяся в направлении смещения частиц. Возникает в идеальных (не вязких) жидкой и газообразной средах при деформации всестороннего сжатия вследствие только нормальных напряжений (давления)
производительность источника		амплитуда объемной скорости Qm источника через бесконечно малую сферу (или бесконечно малый сегмент с телесным углом Ω), окружающую его. Выражают в м3/с.
промер или батиметрические измерения	echo sounding, Bathymetry measurement	метод дистанционного определения глубин дна
профиль скорости звука	sound velocity profile	описание поля скорости звука в виде функции глубины в заданном месте; вертикальный профиль скорости звука в воде (ВРСЗ)

Р

Термин	Альтернативное название	Описание
рыскание	yaw	угол вращения судна вокруг вертикальной оси. Примечание: применительно к МЛЭ — это угловая поправка азимута ДП судна

С

Термин	Альтернативное название	Описание
«свей»	sway	поступательное движение в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна
сила цели	target strength	термин для характеристики силы обратного рассеивания, когда речь идет о дискретных объектах, таких как мина или подводная лодка
среднеквадратичное радиальное отклонение (СРО) места	dRMS—distance Root Mean Square	величина, рассчитываемая как корень квадратный из суммы дисперсий широты и долготы. В зависимости от характера статистического распределения погрешностей, уровень доверительной вероятности нахождения истинного места внутри круга с радиусом СРО колеблется от 63 до 68%
соколеблющаяся масса		см. присоединенная масса
сонар	sonar	устройство, используемое для дистанционного определения нахождения объектов в воде путем измерения расстояний с помощью звуковых волн
соотношение сигнал шум	signal-to-noise ratio	отношение силы принятого сигнала к уровню сигнала помех, являющееся мерой «различимости» или «детектируемости» сигнала (возможности измерения полезного сигнала)
стабилизация лучей	motion или beam stabilization	процесс, при котором пространственные перемещения судна исключаются из данных, измеряемых эхолотом, для получения результатов в системе координат, связанной с центром Земли
суммарная вертикальная неопределенность	Total vertical uncertainty, TVU	компонент суммарной перенесенной неопределенности рассчитанный в вертикальной плоскости, имеющей размерность 1D и уровень доверительной вероятности 95 %
суммарная горизонтальная неопределенность	Total horizontal uncertainty — THU	компонент суммарной перенесенной неопределенности, рассчитанный в горизонтальной плоскости (СГН). Несмотря па то, что СГН дается как одиночная величина, она имеет размерность 2D. Делается предположение, что неопределенность анизотропна (т. е. корреляцией между погрешностями широты и долготы можно пренебречь). Это делает нормальное распределение симметричным и позволяет характеризовать радиальное распределение ошибок относительно истинного значения одним числом. Уровень доверительной вероятности 95 %
суммарная перенесенная неопределенность (СПН)	Total propagated uncertainty, TPU	результат перенесения неопределенностей, при котором все составляющие неопределенности измерений, как случайные, так и систематические, вносят свой вклад и переносятся на конечный результат оценки точности. Перенесение неопределенностей объединяет все из меренные неопределенности из различных источников и переносит их на результирующую неопределенность рассчитанного параметра. Уровень доверительной вероятности 95 %
«сурж»	surge	поступательное перемещение в направлении диаметральной плоскости судна

Т

Термин	Альтернативное название	Описание
Теорема взаимности акустических полей		см. Принцип взаимности акустических полей
траверзный угол	луча bearing angle	угол между направлением от источника эхосигнала на дне и направлением плоскости миделя, измеряемый на дне

У

Термин	Альтернативное название	Описание
удельный акустический импеданс		см. "импеданс"
удельное акустическое (волновое) сопротивлением среды	см. также "импеданс"	см. акустическое сопротивление среды
уравнение волновое		См. волновое уравнение
уравнение Гельмгольца		Если в среде имеются источники (стоки) жидкости или внешние силы, то правая часть волнового уравнения должна содержать функции, характеризующие действие таких источников. В случае гармонической зависимости сил от времени такое уравнение переходит в неоднородное уравнение Гельмгольца. Неоднородным уравнением также можно описать волны, излучаемые источником в виде колеблющейся поверхности произвольного вида.
Уравнение движения		уравнение гидроакустики, описывающее движение элементарного объема жидкости, находящегося под действием сил давления жидкости (в частности, сил акустического поля), направленных нормально к граням параллелепипеда
уравнение неразрывности		определяет изменение количества жидкости, протекающей через определенный объемом
уравнение состояния		Это уравнение характеризует внутреннюю энергию жидкости и устанавливает связь между давлением, плотностью (или сжатием) и температурой среды
уровень доверительной вероятности (УДВ)	Confidence level	вероятность того, что истинное значение измерения будет лежать в пределах заданной точности от измеренного значения. УДВ зависит от предполагаемого статистического распределения данных и рассчитывается различным способом для величин с размер ностью 1D и 2D. В контексте Стандарта 5-44 (5), предполагающего нормальный закон ошибок измерений 95%, УДВ для размерности величин 1D (т. е. глубины) определяется произведением коэффициента 1,96 на величину стандартного отклонения, а для позиции (размерность 2D) — произведением коэффициента 1.73 на величину среднеквадратического радиального отклонения места (см. СРО)

Ф

Термин	Альтернативное название	Описание
Фазовая скорость		Скорость распространения гармонической волны называют фазовой скоростью
фазовые задержки	phase delay или phase difference	дробные части колебаний волны по мере того, как она проходит определенное расстояние
формула Грина		см. интеграл Кирхгофа

Х

Термин	Альтернативное название	Описание
характеристика направленности	beam pattern	Зависимость потенциала поля от направления описывается функцией, и ее называют характеристикой направленности (ХН) источника. Представление сфокусированной, излученной и принятой акустической энергии в пределах луча, в виде функции осевого угла луча

Ц

Термин	Альтернативное название	Описание
цифровая модель рельефа	ЦМР, Digital Terrain Model, DTM	особый вид математической модели, представляющей отображение «рельефа» как реальных, так и абстрактных геополей (поверхностей)