什么是声纳?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-11
什么是声纳

声纳是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。声纳通常装在潜艇、水面舰艇、反潜飞机、反潜直升机等上面,主要用于对水中的目标进行搜索、识别、跟踪,水下通信,导航以及保障反潜飞机和反潜直升机作战。声纳的工作过程是:先由声纳发射机产生电信号,然后通过换能器基阵,把电信号变换成声信号,向海水中发射出去。声信号在传播过程中遇到目标时则反射回来,再经过换能器基阵转换成电信号,输送给接收机。接收机经过排除干扰和选择有用信号、放大等处理后,形成了真实目标的电信号,在显示器的荧光屏上显示出目标图像,并输送给扬声器和耳机,即可进行听觉判断。确定出目标的距离、方位、下潜深度等数据,作为武器指挥系统对目标实施攻击的依据。这种声纳因为是靠本身发射声波并通过接收回波探测目标的,故称为主动式声纳。如果本身不发射声波,只靠接收目标发出的声波的,则称为被动式声纳。装备在大型水面舰船上的声纳,在良好的水文条件下,探测目标为中型潜艇,航速19-20节,探测距离为15-30海里。而装备在核潜艇上的声纳,其探测距离可达120海里。

水下探测使用“声纳”,这是一种利用声音进行侦察的工具。

声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号,经过换能器(一般用压电晶体),把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回的声波被换能器接收,又变成电信号,经放大处理,在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离,根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如,目标是潜艇,潜艇是钢质外壳,回声不仅清晰,而且还有拖长的回鸣;鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的,那么由于“多普勒效应”,回声的音调应有所变化:音调不断变高,说明目标正向他们靠拢;音调不断变低,说明目标离我们远去了……

声纳可分为两大类:主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样,不停地向外发射声信号,根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号,只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号,所以不易被敌人发现,主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。

早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标,对水下目标则无能为力,所以,早期潜艇的事故率很高,经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间,沉没的德国潜艇有100多艘。

现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇,装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号;敌我识别声纳,专门用对口令的办法判断敌我;通信声纳则用来和自己的舰艇通信;有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。

有趣的是,潜艇的克星也是声纳。在海中,只有靠声纳才能发现潜艇,因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。

许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵,靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯,便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成,现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。

在大西洋的亚速尔群岛以北,有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上,排布成三角形,每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇,并能用三角定位法确定潜艇位置。

除了这种固定的警戒声纳外,探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆,电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升,声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时,便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道,这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。

新型航空声纳是“无线”式的,不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤,反潜飞机将它们投到预定海域内,它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后,其天线伸出水面,水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号,通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位置。

现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷,依靠声纳作自导装置。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”,搜索并最后击中目标。

声纳(SONAR)是一个英文名词缩写的译音,全文的意思是“声波导航与测距”。声纳和雷达工作原理很相似,不同的是,一个是利用电磁波进行传播,一个是利用声波进行传播。电磁波在空气中传播的速度是30万千米/秒,因此,常把雷达叫做千里眼,但是雷达在水下使用就不灵了,因为海水对电磁波的吸收能力很强。声波的传播速度也是很快的,它不仅仅能在空气里传播,而且还可以在水中传播,在水中传播的速度是1450米/秒,比在空气中传播的速度要快4.5倍。有的人曾经做过实验,在水下引发重300磅的炸药,它的巨大声音在水下传播到2万千米以外,在空气里是绝对不可能传播这么远的。因此,利用声波在水中传播的特性发展了声纳这种装备。



通过声波探测物体的形状与距离。
自从世界上有了飞机,人们就研制出了对付它的雷达。雷达是现代国防的眼睛,利用它可以及时地发现敌人的飞机和导弹,提高炮击的命中率。
潜艇的发明,给科学家出了一道难题。它藏在海水深处神出鬼没,如何才能发现它呢?再好的望远镜也无法发现水下目标,雷达对它也无能为力。因为雷达发射的电磁波很快就会被海水吸收,无法用它来探测水下的潜艇。在这种情况下,科学家发明了“声纳”。声纳这个词是英语缩写的音译,其原意是“声导航和定位”。声纳是海洋中的“千里眼”和“顺风耳”。有了它不仅可探测远处的轮船、潜艇,而且还可用来探测海洋中的鱼群、沉船、冰山及水下资源。
早在1490年,大家比较熟悉的意大利著名艺术家和工程师达·芬奇就曾说过:“如果使船停航,将一根长管的封口端插入水中,而将开口放在耳旁,便能听到远处的航船。”这表明人们在几百年前就已发现,水对声波的吸收能力是较小的,可利用声波来探测水下的物体。可以说,达·芬奇所说的听测管即是现代被动声纳的雏型。只不过这种听测管过于原始而已,它既不能探测到水下目标的方位,灵敏度也很低。
需要是创造发明之母。大概历史上有两件重大事件促使科学家、发明家对声纳的研制和改进加快了进程。一个使世界震惊的事件是1912年4月19日,英国刚刚研制成功的一艘14000吨级的新邮轮“巨人号”,在加拿大纽芬兰岛南部海域被一座浮动冰山撞沉。结果1500余人遇难。著名故事片“冰海沉船”和“泰坦尼克号”描写的就是这次海难事件。另一个事件是在第一次世界大战期间,德国人利用新发明的U型潜艇,击沉了大量协约国的军舰和商船。
声纳分主动声纳和被动声纳。主动声纳包括声波发射和接收装置。被动声纳只有声波接受装置。一台现代化的声纳还包括复杂的电子装置和计算机系统。声纳的“心脏”就是一片片薄薄的压电晶体或压电陶瓷换能器。由于压电陶瓷易于加工成型,电声转换效率高,所以现代声纳换能器多采用压电陶瓷。常用的压电陶瓷有钛酸钡,锆钛酸铅等。
压电陶瓷换能器的原理是:当对这种陶瓷片施加压力或拉力,它的两端会产生极性相反的电荷,通过回路而形成电流。这种效应称为压电效应。如果把用这种压电陶瓷做成的换能器放在水中,那么在声波的作用下,在其两端便会感应出电荷来,这就是声波接收器。而且,压电效应是可逆的,假如在压电陶瓷片上施加一个交变电场,陶瓷片就会时而变薄时而变厚,同时产生振动,发射声波。这样超声波发射器的问题也就解决了。
声纳的用途十分广泛。在军舰、潜艇、反潜飞机上安装声纳之后,可以准确确定敌方舰艇、鱼雷和水雷的方位。同时,它还能区别前方的目标是鲸鱼还是潜艇,是敌方潜艇还是我方潜艇呢。在民用方面,可以使轮船在黑夜和雾天航行时及时发现前方的船只或暗礁;可以告诉渔民哪儿有鱼群;还可以用来研究海洋地质,搜寻海下沉船,进行水下通信联系等等。

  • 什么是声纳,它的主要工作原理,它有哪些应用
    答:它是SONAR一词的“义音两顾”的译称(旧译为声纳),SONAR是Sound Navigationand Ranging(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...
  • 什么是声纳?
    答: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(旧译为声纳),SONAR是Sound Navigation and Ranging(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...
  • 声呐是什么意思呢?
    答:声呐是一种技术和设备。声呐是利用声波在水中的传播和反射特性,通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术,也指利用这种技术对水下目标进行探测(存在、位置、性质、运动方向等)和通讯的电子设备。声纳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...
  • 什么是声纳
    答:什么是声纳呢?声纳是利用声波在水下的传播特性,通过电声转换装置和信号处理,完成水下目标探测和通讯任务的设备。按照搜索方式,声纳可以分为:多波束声纳、三维声纳、扫描声纳、旁视声纳等。按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、海岸固定声纳、固定翼机声纳和直升机机载声纳等。 声纳的种类如此繁多,让我们看其中的...
  • 什么是声纳,它的主要工作原理,它有哪些应用
    答:[编辑本段]释义与简介 声呐,全称为声音导航测距(SONAR),是利用水中声波进行水下探测和通信的关键设备。自1906年由英国海军的刘易斯·尼克森发明以来,声呐技术经历了百年沧桑。最初作为一种被动的侦测工具,用于检测冰山,一战后才开始用于军事领域,追踪潜水艇。如今,声呐已成为海军监控水下活动的主要...
  • 声纳指的是什么呢?
    答:声纳也作声呐。声呐全称为声音导航与测距,是一种声学探测设备,利用声波在水中的传播和反射特性,通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术。1906年它由英国海军的刘易斯尼克森所发明。声呐的分类可按其工作方式,按装备对象,按战术用途、按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呐。声呐...
  • 什么叫“声纳“?请讲一下?
    答:声呐是英文缩写“SONAR”的音译,其中文全称为:声音导航与测距,Sound Navigation And Ranging”是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换和信息处理,完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型,属于声学定位的范畴。声呐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...
  • 什么是声纳?
    答:1. 声纳(SONAR)是一个英文名词缩写的译音,其全称是“声波导航与测距”。2. 声纳与雷达的工作原理相似,主要区别在于传播媒介:雷达使用电磁波,而声纳使用声波。3. 电磁波在空气中的传播速度极快,约为30万千米/秒,因此雷达被形象地称为“千里眼”。4.然而,雷达在水中无效,因为海水对电磁波的...
  • 声纳和超声波有什么区别
    答: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(旧译为声纳),SONAR是Sound Navigationand Ranging(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...
  • 声纳是什么?
    答:潜艇的发明,给科学家出了一道难题。它藏在海水深处神出鬼没,如何才能发现它呢?再好的望远镜也无法发现水下目标,雷达对它也无能为力。因为雷达发射的电磁波很快就会被海水吸收,无法用它来探测水下的潜艇。在这种情况下,科学家发明了“声纳”。声纳这个词是英语缩写的音译,其原意是“声导航和定位...