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什么是声呐技术?

归档日期:12-04       文本归类:被动式声纳      文章编辑:爱尚语录

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  声呐就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。它是SONAR一词的“义音两顾”的译称(旧译为声呐),SONAR是SoundNavigation AndRanging(声音导航测距)的缩写。

  声呐技术至今已有100年历史,它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。这种技术,到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇。

  目前,声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。

  在海洋之所以不能像在宇宙空间那样使用雷达,主要原因是海洋中作为能量传播介质的海水是一种导电体;当电磁波辐射到海水之中时,它的大部分能量会被海水吸收掉,使传播距离受到严格的限制。而用光波也不行,光波本身属于频率更高的电磁波,在海水中被吸收衰减得更厉害;浑浊的海水会更严重地影响它的传播。

  声波受海水吸收衰减很小,能传播很远的距离。拿相同能量的电磁波和声波比,声波能量的吸收衰减低于电磁波的1‰。也就是说电磁波走1千米就消失,而声波却能走1000千米。

  声呐装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成,其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行,有接收基阵、发射机阵或收发合一基阵之分。电子机柜一般有发射、接收、显示和控制等分系统。辅助设备包括电源设备、连接电缆、水下接线箱和增音机、与声呐基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置,以及声呐导流罩等。

  换能器是声呐中的重要器件,它是声能与其他形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途:一是在水下发射声波,称为“发射换能器”,相当于空气中的扬声器;二是在水下接收声波,称为“接收换能器”,相当于空气中的传声器(换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波,专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应)。

  声呐设备门类广、型号多,根据它们的工作方式,可分为被动声呐和主动声呐两类。

  被动声呐本身不发射声信号,只处于被动接收工作状态,所以也叫无源声呐。无源声纳主要用于检测目标所辐射的声信号,如潜艇噪声、鱼群噪声等。

  主动声呐是一种有源声呐,它通过自己向海洋发出的声信号和目标反射回波,经处理达到测距定位的目的,广泛应用于海洋目标的探测、定位导航等方面。

  第一次世界大战期间,德国采取无限制潜艇政策,使英国一方受到了沉重的打击。为了防潜反潜,法国物理学家郎之万研究了水下超声波的反射,利用1880年法国化学家发现的压电晶体,制成了压电陶瓷,创立了超声学和水声学。

  到了第二次世界大战,随着电子技术的发展以及超声学、水声学基础研究的不断深入,人们利用压电陶瓷制成了声呐。那时,几乎所有的舰船都装上了它,在战争中发挥了重大的作用。如今,随着军队信息化的发展,声呐也越来越受到人们的重视。

  与机上的浮标投放装置、无线电信号接收机和信号处理显示设备等组成声呐浮标系统。使用时,载机先将浮标组按一定的阵式投布于搜索海区,尔后在海区上空盘旋,接收和监听由浮标组发现的经无线电调制发射的目标信息。被动式声呐浮标对水下以6节速度航行潜艇的探测半径为2~5海里,最大10海里;主动式声呐浮标的回声定位距离为1?5海里左右。现代航空声呐浮标系统,已成为机载综合反潜战术情报和指挥控制系统的一个组成部分。

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