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3.6.1 研究目的

聲納系統可分為主動式聲納(Active Sonar),和被動式聲納(Passive Sonar)

兩個系統,主動式聲納系統是由聲源拍發訊號,當聲波遇到目標物或是海洋環境 動式水下聽音器系統(Passive Acoustic Listeners, PALs)。海洋環境噪音與當地 海域的氣候有密切關係,當風速達到一定大小將影響著環境噪音。本文資料量測

圖 3-14、臺灣附近海域及 2006 年 OAJEX 實驗位置圖

錄音資料由表一可清楚看出其資料時間,資料儲存總天數共有 164 天。為了 將資料分為春夏秋冬 4 個季節做探討,在此分別以 4、5 月份代表春季,6、7、8 月份代表夏季,10、11 月份代表秋季,12 月份則代表冬季,其中春季資料天數 共有 34 天,夏季共有 66 天,秋季共有 38 天,冬季則有 12 天。

表一、環境噪音資料天數

春 夏 秋 冬

月份 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 10 月 11 月 12 月 日期 21~30 1~24 14~30 1~31 1~18 12~31 1~30 1~12

天數 10 24 17 31 18 20 30 12

3.6.4 實驗儀器

被動式水下聽音器系統中,包含的組件有低雜訊水下麥克風 ITC-8263

(Hydrophone)、訊號放大器、控制電路面板,電池組,如圖 3-15 所示,儀器長 度約 76 公分,其中水下麥克風等儀器規格則可參考表二所示,儲存的頻率則是 先設定好,從 0~3k Hz 以每 200 Hz 平均為存取一個頻段,而從 3 至 50 kHz,則 是每 1 kHz 平均存取為一個頻段(Ma & Nystuen, 2005)。

(a) (b)

圖 3-15 被動式水下聽音器

表二、水下聽音器系統規格表

規 格 說 明

取樣頻率 100k Hz

取樣間隔 5 sec ~1 min 靈敏度(Sensitivity) -160 dB re1V/μPa

系統運作時間 可運作長達ㄧ年

儀器系統取樣頻率為 100 kHz,取樣時間則會因為所感應之訊號不同,如當 儀器偵測到不同氣泡大小產生之訊號等,啟動錄音間隔會改變為每 1 分鐘錄一筆 資料或是 3~4 分鐘,而使得錄音存取的時間有所差異。當有突發性或不連續等聲 源訊號,系統判斷後會作刪除,選擇環境噪音並獲得信號的頻譜,而當訊號未達 設定值時,則會有 8~9 分鐘處於休眠狀態,等待訊號達到設定值再行紀錄。當被 動式水下聽音器系統記錄這些頻譜,而不是聲壓值的時間序列,其目的是為了能 節省記憶空間,以達到長時間的量測,內部還有數位式過濾器,高通濾波 300 Hz, 低通濾波 40 kHz,其目的在減低來自低頻及高頻部份的雜訊。

本研究風速資料取得是由近海水文中心(Coastal Ocean Monitoring Center, COMC)佈放於小琉球的資料浮標所紀錄之資料(國立成功大學近海水文中心),

且被動式水下聽音器系統即懸掛於近海水文中心的資料浮標下,如圖 3-16 所示,

而風速資料是取每小時的最後 10 分鐘平均風速,以此平均風速來表示該小時之 風速。

圖 3-16 PALs 懸掛位置圖

3.6.5 噪音位準估算

利用對台灣西南海域長時間序列的觀察,統計出環境噪音之分佈趨勢,藉由 聲壓位準與風速資料的迴歸分析,求得此海域之估算噪音位準參數,可在無聲學 儀器佈放量測時,得到此海域之環境噪音分佈情形。將各結果列於圖 3-17 中,可 提供此海域環境噪音之參考值。圖 3-17 為春季各頻率的量測資料與估算值比對,

藍色為原始聲壓位準,綠色則為估算值,圖中紅色虛線表示風速在 5 m/s 所估算 出之聲壓位準大小,圖中可發現越高頻段之估算值越和實際值較相近,越高頻段 估算值與原始聲壓位準差異越小,也證實了高頻率主要受風速所影響。

圖 3-17 春季各頻率量測值與估算值比對圖,(a)為 500 Hz(b)為 1.5k Hz 3.6.6 檢討與建議

本實驗探討了台灣西南海域整年度之環境噪音,在分析結果中,春季與夏季 500 與 1.5k Hz 受到不明高位準訊號影響,平均聲壓值比秋冬兩季高出許多,500

PALs

76.3

63.6

(b)

(a)

Hz 約高出約 10 dB,而 1.5 kHz 也高出約 5 dB。四季中 2.4k、3.6k Hz 這兩個較高 偵測距離預測系統」(Advanced SOnar Range Prediction System, ASORPS)為本研究 的重要基礎模型。

3.7.3 研究要點

阻柵戰術的一個重要特點在海域的選擇。潛艦在執行任務對經過路徑與最終 區域是選擇邏輯是不同的,經過的路徑是選擇最不會被發現,也是最快可以抵達 目標區的;而最終的區域是與目標最有可能遭遇(攻擊、監偵)或接觸(支援、裝卸)

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