声呐技术：水下探测的“千里眼”

声呐技术：水下探测的“千里眼”

声呐（Sonar）是一种利用声波在水中的传播特性，对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备。它在军事、海洋勘探、水下通信等领域有着广泛的应用。本文将为您详细介绍声呐技术的基本原理、分类、安装方式及其在现代科技中的应用。

什么是声呐及其发展史

声呐是“声音导航与测距”（Sound Navigation and Ranging）的缩写，是一种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。它是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。

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。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。

声呐的工作原理

声波在水中传播具有以下优点：

1. 在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。
2. 光在水中的穿透能力很有限，然而，声波在水中传播的衰减就小得多，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。
3. 在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。

声呐的结构与分类

声呐主要由以下几个部分组成：

• 基阵：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、平板形或线列形，有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。
• 电子机柜：包括电源设备、连接电缆、水下接线箱和增音机等。
• 辅助设备：与声纳基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳等装置，以及声纳导流罩等。
• 分系统：发射、接收、显示和控制系统。

声呐可以根据不同的标准进行分类：

• 按工作方式：可分为主动声呐和被动声呐。
• 按装备对象：可分为水面舰艇声呐、潜艇声呐、航空声呐、便携式声呐和海岸声呐等。

声呐的安装方式

传统上，潜艇安装声呐的主要位置是在最前端，原先在这个位置上的鱼雷管退到两旁。其他安装在潜艇上的声呐型态还包括安装在艇身其他位置的被动声呐听音装置，利用不同位置收到的同一信号，经过电脑处理和运算之后，就可以迅速的进行粗浅的定位。

影响声呐工作性能的因素

影响声呐工作性能的因素除声呐本身的技术状况外，外界条件的影响很严重。比较直接的因素有传播衰减、多路径效应、混响干扰、海洋噪声、自噪声、目标反射特征或辐射噪声强度等，它们大多与海洋环境因素有关。

现代声呐根据海区声速-深度变化形成的传播条件，可适当选择基阵工作深度和俯仰角，利用声波的不同传播途径（直达声、海底反射声、会聚区、深海声道）来克服水声传播条件的不利影响，提高声呐探测距离。

声呐技术的应用

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。

创新产品

近年来，声呐技术不断创新，出现了许多新型产品，如共振音响837DeltaT型多波束影像声纳扫描声呐，广泛应用于海港等领域的水下探测。