声纳技术及其应用与发展

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1、声纳技术及其应用与发展王云罡（04011115）（东南大学信息科学与工程学院南京211189）摘要：　声纳技术是声学检测新技术在水下介质中的具体应用。文章简要阐述了声纳技术的原理及其发展历史，介绍了声纳技术的主要应用及其最新进展。关键词：声纳技术原理应用发展APPLICATIONANDDEVELOPMENTOFSONARTECHNOLOGYWangYungang(04011115)(DepartmentofInformationScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing，211

2、189)Abstract:Sonartechnologyisthespecificapplicationofacousticdetectiontechniquesinunderwatermedia.Itsprincipleanddevelopmentaswellasitsmainapplicationsandprogressarereviewed.Keywords:sonartechniqueprincipleapplicationsdevelopment声波是人类迄今为止已知可以在海水中远程传播的能量形式.，声纳(sonar)一词

3、是第一次世纪大战期间产生的,它是由声音(sound)、导航(navigation)和测距(ranging)3个英文单词的字头构成的.。声纳设备利用水下声波判断海洋中物体的存在、位置及类型，同时也用于水下信息的传输。[1]近年来，随着科学技术的高速发展，人类对覆盖地球总面积70%的海洋的认识逐渐深化，海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们所重视.。美国加州海洋研究中心的罗伯逊博士说：“海洋的开发对人类带来的利益要比那些耗资庞大的太空计划实惠得多。”1998年曾被定为“国际海洋年”，有人说，21世纪是海洋的世纪。众所周知

4、，电磁波是空气中传播信息最重要的载体，例如，通信、广播、电视、雷达等都是利用电磁波.。但是在水下，它几乎没有用武之地。这是因为海水是一种导电介质，向海洋空间辐射的电磁波会被海水介质本身所屏蔽，它的绝大部分能量很快地以涡流形式损耗掉了，因而电磁波在海水中的传播受到严重限制。至于光波，本质上属于更高频率的电磁波，被海水吸收损失的能量更为严重，因此，它们在海水中都不能有效地传递信息。实验证实，在人们所熟知的各种辐射信号中，以声波在海水中的传播性能为最佳。正因为如此，人们利用声波在水下可以相对容易地传播及其在不同介质中传播的性质不同，研制出

5、了多种水下测量仪器、侦察工具和武器装备，即各种“声纳”设备.。声纳技术不仅在水下军事通信、导航和反潜作战中享有非常重要的地位，而且在和平时期已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。本文将简单介绍声纳技术的原理、应用及其发展。一、定义及其发展史声纳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，SONAR是SoundNavigationandRanging（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•

6、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[2]。二、工作原理声波在水中传播的优点：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。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。　三、结构与分类1.结构（1）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、平板形或线列行，

7、有接收基阵、发射机阵或收发合一基阵之分。（2）电子机柜：发射、接收、显示和控制等分系统。（3）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。2.分类可按其工作方式，装备对象，战术用途、基阵携带方式和技术特点等分类方法分成为各种不同的声纳。例如：按工作方式可分为主动声纳和被动声纳：按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、航空声纳、便携式声纳和海岸声纳等。主动声纳：是指声纳主动发射声波“照射”目标，而后接收水中目标反射的回波以测定目标的参数。被动声

8、纳：指声纳被动接收舰船等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位。四、安装传统上潜艇安装声纳的主要位置是在最前端的位置，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纳型态还包括安装在艇身其他位置的被动声纳