5.2  试样的制备及温度测试 23

5.3  实验结果及分析 24

5.4  本章小节 26

结论 27

致  谢 28

参考文献 29

1  引言 

1.1  研究的背景及意义

水下声源作为水下信息传播最有效的设备，其应用领域非常广阔，如海洋地质地貌探测、资源探测、目标探测等。声波频率对声在水下的传播距离有较大影响，低频声波在水中的吸收系数低，传播损失小，传播距离更远[1]。另一方面，水下目标散射强度会随着频率的降低而减小[2]。因此，水下声源正朝着低频方向发展。论文网

目前，水下低频声源主要有：电声换能器声源[3,4]、炸药爆炸声源[5]、激光声源[6]和流体动力式声源[7]、等离子体声源[8]。电声换能器成本较高，体积大，不适于灵活应用；炸药爆炸声源所产生的声波一般为瞬时的、多频段混频噪声，难以控制和形成持续的强声波；激光声源的效率较低，要形成较高声源级的声源，需要大功率的激光发生器，发生器体积限制了激光声源的发展[9]；流体动力式声源多需要通过管道或电缆与地面动力部分连通，在军事上，不能够做到快速地大面积分布；等离子体声源在水下高压脉冲放电时，放电电极比较容易烧蚀且损耗较高，同样存在作用时间短的不足。这些缺陷都极大地制约了低频声源的应用。燃烧式声源可有效解决工作频率低和作用时间长的问题，而一般的水下燃烧声源是利用空气（氧气）和可燃气体按一定比例分别注入到混合室，待混合均匀后，在点火室将混合气体点燃，通过在燃烧室内的充分燃烧，生成了大量高温气体，这些气体排入水中后即可产生出低频噪声，属于气体燃烧声源 [10]。

烟火药水下燃烧声源是利用烟火药代替气体燃烧声源的可燃气体和空气（氧气），借助烟火药的自供氧能力，使其在水下环境进行稳定燃烧。烟火药主要是由氧化剂、可燃剂、添加剂和粘合剂构成的机械混合物，压制成一定尺寸药柱，装填到燃烧装置中构成声源。因此，烟火药水下燃烧声源是具有结构简单、持续时间长、体积小、成本低等优点的一种新型水下声源。烟火药水下燃烧的产物不仅有气态物质，还有一定量的高温残渣粒子。这样就使得烟火药的水下燃烧过程涉及到了气－固－液三者之间的传热、传质等一系列的作用。烟火药水下燃烧产生的一定流量和温度的燃烧产物喷入水中时，由于速度剪切和气－液相变等，会产生大量的气泡，而气泡又在外界各种力的作用下不断的碰撞、合并、破裂崩溃，这些过程都会产生声特征效应。而烟火药在水下的发声机理尚未有人研究，研究烟火药中气体，热量，化学反应三者对其声辐射特征的不同贡献程度，对以后利用烟火药的声辐射特征具有深刻的意义。 

1.2  国内外研究现状

1.3  本设计研究内容

为了研究烟火药水下燃烧的声辐射机理，分别研究单纯气体、微气体高温固体产物与水作用的声辐射特征规律，设计并研究氮气声源、气幕声源（与水反应产气的化学试剂声源）、微气体高热剂燃烧声源的声辐射特征。

（1）实验研究的基础理论

对本设计中涉及到的基础理论如声学中的基础知识，及目前气泡产生噪声的机理进行了阐述。

（2）气体声源声辐射特征研究

实验研究水下压缩空气的声辐射特征，改变其出口压力等条件下，研究压力和装置等对声频、声压级的影响。