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水下噪声如何测?揭秘水下噪声测量方法与潜在风险
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  • 2025-02-17

  在广袤深邃的海洋世界中,除了绚丽多彩的生物和奇妙的景观,还存在着各种各样的声音,这些声音构成了独特的水下声学环境。水下噪声测量作为研究海洋声学的重要手段,对于我们了解海洋环境、保护海洋生态以及推动海洋科技发展具有不可忽视的意义。《声学 水下噪声测量标准》GB/T 5265 - 2009为水下噪声测量提供了科学、规范的方法,下面我们将深入探讨。




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  水下噪声测量的必要性


  水下噪声测量在多个领域都有着重要的应用价值。


  在军事领域,舰艇等水下装备的辐射噪声是衡量其隐身性能的关键指标之一,准确测量水下噪声可以为声纳系统设计、水声装备作用距离分析和预估、舰艇水下辐射噪声测量的背景修正等提供重要的数据支持,有助于提升军事装备的性能和作战能力。


  在海洋科学研究方面,水下噪声测量作为海洋声学遥感方法,可以用于估计风速、波浪、地震、海啸等环境参数,帮助科学家更好地了解海洋环境的变化规律。


  此外,监测水下生物噪声以及人为噪声来源,对于研究海洋生物的行为习性、评估人类活动对海洋生态的影响至关重要,为海洋生态保护提供科学依据。


  水下噪声测量方法


  1、适用范围与频率


  本标准适用于大洋深海、陆架浅海、港口和海湾等处所的水下噪声测量,内河、湖泊等的水下噪声测量也可参考。适用频率范围为20 Hz~20 kHz 。


  2、测量的量


  水下噪声测量的参数主要包括噪声频带声压级$L_{pf}$和噪声声压谱(密度)级$L_{ps}$。根据需要,还可以测量和存储噪声声压的瞬时值,检测如脉冲性噪声、非平稳态噪声等各种类型的噪声。


  3、测量环境


  - 声学环境:海上测量时,调查船与声换能器系统的有效距离应不小于50 m;开阔海域固定式布放时,声换能器系统离岸边距离应不小于1 km ,且尽量避免在海底凹坑、礁石附近布放。船载测量期间,不能启动主机和辅机,禁止船上产生撞击声传入水中的人为活动。同时要对现场环境状况详细描述记录。


  - 降低干扰噪声:要避开测量点附近可能存在的各种干扰噪声源,所使用的测量水听器及测量仪器电噪声应尽可能低,其等效噪声声压谱级应小于Wenz谱级。


  4、测量步骤


  - 设备校准:对测量水听器(阵)灵敏度、相位一致性,放大及采集设备,定位系统设备等进行校准,确保符合测量要求。


  - 系统联调:对整个测量系统进行联调,检查各部分工作是否正常。


  - 系统校准:校准测量设备带来的系统误差。


  - 测量注意事项:测量前确认环境符合要求,防止测量系统过载,采用不干扰测量的供电方式,测量过程中进行监听。


  - 水下噪声测量:测量方式分为漂浮式布放、坐底式布放以及特殊情况下的船载布放。测量船到达就位后,按规定布放声换能器系统,接收记录水下噪声数据,同步监听并记录相关测量系统信息和环境参数。因水下噪声有昼夜和季节性变化,同一地点需多次测量,每次记录长度不少于2 min 。


  水下噪声测量的发展与挑战


  随着科技的不断进步,水下噪声测量技术也在持续发展。新型水听器和测量设备的研发提高了测量的精度和灵敏度,数据处理和分析技术的提升使我们能够更深入地挖掘噪声数据背后的信息。然而,水下噪声测量也面临着诸多挑战。


  海洋环境复杂多变,噪声源种类繁多且相互干扰,给准确测量带来困难。此外,如何实现长期、连续、实时的水下噪声监测,以及如何更好地将测量数据应用于实际的海洋保护和开发中,都是未来需要解决的重要问题。