聲吶就是利用水中聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位和通信的電子設(shè)備,是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最重要的一種裝置.它是SONAR一詞的“義音兩顧”的譯稱(舊譯為聲納),SONAR是Sound Navigationand Ranging(聲音導(dǎo)航測(cè)距)的縮寫.
聲吶技術(shù)至今已有100年歷史,它是1906年由英國(guó)海軍的劉易斯·尼克森所發(fā)明.他發(fā)明的第一部聲吶儀是一種被動(dòng)式的聆聽裝置,主要用來(lái)偵測(cè)冰山.這種技術(shù),到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)被應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)上,用來(lái)偵測(cè)潛藏在水底的潛水艇.
目前,聲吶是各國(guó)海軍進(jìn)行水下監(jiān)視使用的主要技術(shù),用于對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、分類、定位和跟蹤;進(jìn)行水下通信和導(dǎo)航,保障艦艇、反潛飛機(jī)和反潛直升機(jī)的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)和水中武器的使用.此外,聲吶技術(shù)還廣泛用于魚雷制導(dǎo)、水雷引信,以及魚群探測(cè)、海洋石油勘探、船舶導(dǎo)航、水下作業(yè)、水文測(cè)量和海底地質(zhì)地貌的勘測(cè)等.
和許多科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣,社會(huì)的需要和科技的進(jìn)步促進(jìn)了聲吶技術(shù)的發(fā)展.
工作的原理
聲波是觀察和測(cè)量的重要手段.有趣的是,英文“sound”一詞作為名詞是“聲”的意思,作為動(dòng)詞就有“探測(cè)”的意思,可見聲與探測(cè)關(guān)系之緊密.
在水中進(jìn)行觀察和測(cè)量,具有得天獨(dú)厚條件的只有聲波.這是由于其他探測(cè)手段的作用距離都很短,光在水中的穿透能力很有限,即使在最清澈的海水中,人們也只能看到十幾米到幾十米內(nèi)的物體;電磁波在水中也衰減太快,而且波長(zhǎng)越短,損失越大,即使用大功率的低頻電磁波,也只能傳播幾十米.然而,聲波在水中傳播的衰減就小得多,在深海聲道中爆炸一個(gè)幾公斤的炸彈,在兩萬(wàn)公里外還可以收到信號(hào),低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層,并且得到地層中的信息.在水中進(jìn)行測(cè)量和觀察,至今還沒有發(fā)現(xiàn)比聲波更有效的手段.
結(jié)構(gòu)與分類
聲吶裝置一般由基陣、電子機(jī)柜和輔助設(shè)備三部分組成.基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成,其外形通常為球形、柱形、平板形或線列行,有接收基陣、發(fā)射機(jī)陣或收發(fā)合一基陣之分.電子機(jī)柜一般有發(fā)射、接收、顯示和控制等分系統(tǒng).輔助設(shè)備包括電源設(shè)備、連接電纜、水下接線箱和增音機(jī)、與聲吶基陣的傳動(dòng)控制相配套的升降、回轉(zhuǎn)、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置,以及聲吶導(dǎo)流罩等.
換能器是聲吶中的重要器件,它是聲能與其它形式的能如機(jī)械能、電能、磁能等相互轉(zhuǎn)換的裝置.它有兩個(gè)用途:一是在水下發(fā)射聲波,稱為“發(fā)射換能器”,相當(dāng)于空氣中的揚(yáng)聲器;二是在水下接收聲波,稱為“接收換能器”,相當(dāng)于空氣中的傳聲器(俗稱“麥克風(fēng)”或“話筒”).換能器在實(shí)際使用時(shí)往往同時(shí)用于發(fā)射和接收聲波,專門用于接收的換能器又稱為“水聽器”.換能器的工作原理是利用某些材料在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下發(fā)生伸縮的壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng).
聲吶的分類可按其工作方式,按裝備對(duì)象,按戰(zhàn)術(shù)用途、按基陣攜帶方式和技術(shù)特點(diǎn)等分類方法分成為各種不同的聲吶.例如按工作方式可分為主動(dòng)聲吶和被動(dòng)聲吶;按裝備對(duì)象可分為水面艦艇聲吶、潛艇聲吶、航空聲吶、便攜式聲吶和海岸聲吶等.
主動(dòng)聲吶:主動(dòng)聲吶技術(shù)是指聲吶主動(dòng)發(fā)射聲波“照射”目標(biāo),而后接收水中目標(biāo)反射的回波以測(cè)定目標(biāo)的參數(shù).大多數(shù)采用脈沖體制,也有采用連續(xù)波體制的.它由簡(jiǎn)單的回聲探測(cè)儀器演變而來(lái),它主動(dòng)地發(fā)射超聲波,然后收測(cè)回波進(jìn)行計(jì)算,適用于探測(cè)冰山、暗礁、沉船、海深、魚群、水雷和關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)的隱蔽的潛艇;
被動(dòng)聲吶:被動(dòng)聲吶技術(shù)是指聲吶被動(dòng)接收艦船等水中目標(biāo)產(chǎn)生的輻射噪聲和水聲設(shè)備發(fā)射的信號(hào),以測(cè)定目標(biāo)的方位.它由簡(jiǎn)單的水聽器演變而來(lái),它收聽目標(biāo)發(fā)出的噪聲,判斷出目標(biāo)的位置和某些特性,特別適用于不能發(fā)聲暴露自己而又要探測(cè)敵艦活動(dòng)的潛艇.
人類從海豚身上得到啟示發(fā)明了聲納的具體介紹
人類從海豚身上得到啟示發(fā)明了聲納的具體介紹
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