水中声音传播特点及应用

声音的传播速度与媒质的密度有关，密度越大，传播的速度越快。由于真空里没有物质，故声音不能在真空中传播。声音在水中的传播速度很快，达到1 425 m/s，约为在空气中的4倍。声音在水中传播时衰减比在空气中少，故声音在水中可传播很远的距离。

声波在水中传播到水底、水面或遇其他障碍物时，将改变传播方向。一部分将偏离原方向，但仍在水中传播，称为反射波；另一部分则通过界面进入水底、水面或障碍物中去，其方向也发生改变，称为折射波。利用声波的反射可以测定目标物的距离，设发射声波的时间为t1，而此声波经反射回到原发射点的时间为t2，那么从发射点到目标物（反射点）的距离S为

式中：V为声波速度。

声音在淡水中传播的速度要比在空气中传播快得多（声音在淡水中传播的速度为1 455 m/s，在空气中传播的速度为332 m/s）。但是在咸水中声音传播的速度可增加到1 550 m/s，这是因为声音传播的速度受水的盐度、温度和压力的影响。如果盐度、温度和压力这三个变量的值增加，都会使声音传播的速度相应地增加。声音传播的速度在温跃层（thermocline）达到最大。研究声波在水中传播的情况对于声呐的使用非常重要。如果水温是均一的，声音传播速度随深度而增加，导致声波向表面折射或弯曲。然而由于温跃层的存在，导致形成了一个声波消失带，这是由于位于温跃层的声源发出的声音，其传播速度在两个方向上减少，因此在海战中，潜水艇沿温跃层运动，可以避免被侦察发现。水下声学应用得最广泛的方面可能是用于精确测量海深。根据声波从海底的反射，可进行最精确的海深测量。因此，不同的海底对于所得到的反射效果有很大影响：平滑而坚硬的海底所得到的反射效果最好；松软的、表面不规则的海底则把声波吸收或散射。(www.xing528.com)

由于声音在水中传播的速度很快，从声源传出的声音到达两耳的时间差极小，潜水员无法准确辨别，因此在水下大大减弱，甚至丧失了判定声源方向的能力。

潜水员在水下如果不借助电话是无法与水下同伴或水面人员对话的，这是因为人的声带结构只适应于空气环境工作。

由于声音在水中的传导性比在空气中好，因此在相同的距离内，强度相同的声音在水中的传播比在空气中更为迅速，且听起来更加清楚。某些作业（如水下爆破）产生的噪声在水面对人不会产生伤害，但在水下有可能会对潜水员造成严重的伤害。