什么是电子扫描声呐？

声纳是利用水声传播特性对水中目标进行传感探测的技术设备,用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标,进行水声对抗,水下战术通信、导航和武器制导、保障舰艇、反潜飞机的战术机动和水中武器的使用等。声纳的工作原理是回声探测法。这个方法是在第一次世界大战期间研究出来的。用送入水中的声脉冲探测目标,声脉冲碰到目标就反射回来,返回声源(有所减弱) 后被记录下来。如果知道脉冲的往返时间,并且知道超声在水中的传播的速度,就可以很精确地测定出目标的距离。这当然是很有价值的,尤其是在军事上。根据海洋声学的历史记载,意大利物理学家达·芬奇曾于1490 年写过这样一段话:“如果使船停航,把一根长管的一端插入水中,而另一端贴紧耳朵,则能听到远处的航船。”这实际上是水下被动式声纳设备的雏形。

声纳按其工作方式可分为被动式声纳和主动式声纳,现在的综合声纳兼有以上两种形式。
被动式声纳又称为噪声声纳,主要由换能器基阵(由若干个换能器按照一定规律排列组织组合而成) 、接火机、显示控制台和电源等组成。当水中、水面目标(潜艇、鱼雷、水面舰艇等) 在航行中,其推进器和其他机械运转产生的噪声,通过海水介质传播到声纳换能器基阵时,基阵将声波转换成电信号传送给接收机,经放大处理传送到显示控制台进行显示和提供听测定向。被动式声纳主要搜索来自目标的声波,其特点是隐蔽性、保密性好,识别目标能力强,侦察距离远,但不能侦察静止无声的目标,也不能测出目标距离。

主动式声纳又称回声声纳,主要由换能器基阵、发射机、接收机、收发转换装置、终端显示设备、系统控制设备和电源组成。在系统控制设备的控制下,发射机产生以某种形式调制的电信号,经过发射换能器变成声信号发送出去当声波信号在传播途中遇到目标时,一部分声能被反射回接收换能器再转换成电信号,送入接收机进行放大处理,根据声信号反射回来的时间和频率的高低来判断目标的方位、距离和速度,在终端显示设备上显示出来。主动声纳可以探测静止无声的目标,并能测出其方位和距离。但主动发射声信号容易被敌方侦听而暴露自己,且探测距离短。

除了借助飞机和船舶的视力搜寻外，搜寻人员还要借助多种高科技设备来定位目标。水下搜寻经常用到的便是声呐、黑匣子搜寻仪、磁力仪、水下机器人等。

声呐

多波束侧扫声呐主要用于水下地貌勘测以及水下目标的探测。搜寻时用船的吊车将其放入水下，便可以将海底和水体中的漂浮物情况实时反馈在屏幕上，相当
于“水下B超”。声呐能以20节的速度连续探测宽度400米的海域，垂直探测可以达到250米，使用船上的电缆，可以把声呐放入水下更深处。


黑匣子搜寻仪

飞机的黑匣子一般入水自动启动，启动后会通过自带的“水下声学定位信标”每秒发射一次脉冲信号，可传送3到5公里。声波信号可以连续发射30天，之
后信号逐步减弱。黑匣子搜寻仪可听到黑匣子上的信标发出的“嘭嘭”的信号音，但信号声波和搜寻仪的运作也受潮流、流速、地形等的影响。


水下声学定位

如果遇到浑浊的海域，水下声学定位和扫描声呐系统就能发挥重要作用。水下声学定位和扫描声呐系统通常由水下机器人或者潜水员携带下水，通过声学设备，可实现在浑浊海水内的实时定位和成像。


磁力仪

磁力仪主要是通过磁力场大小的不同，来判断物体属性。磁力仪在水下5~10米进行工作，一般探测范围可达到1千米，但只能探测铁磁性物质。其中，最容易发现的就是飞机的发动机。


水下机器人

水下机器人是一种可代替或辅助人类完成水下作业的装置，主要包括两大类：遥控水下机器人和自主水下机器人。遥控水下机器人通过电（光）缆操作，可携
带机械手或作业工具进行水下作业。由于它的动力是母船提供的，能持续作业，但范围有限。自主水下机器人则使用体内计算机进行控制，可自主完成人类赋予的使
命，活动范围大、隐蔽性强、功能多样化，活动时间取决于自身携带的能源（电池），但无法携带机械手进行水下作业。美国研制的“蓝鳍金枪鱼”自主水下机器人
便参与了马航MH370的水下搜索任务。

目前已经研制成功多种类型的电子扫描声呐，这些声呐各有优缺点。所有这些装置的主要工作原理都是相同的。像通常的声呐一样，发射机以短脉冲形式发射的宽声束（约30°）扫描海洋的很大地区。接收用的换能器，结构却不一样。接收用的换能器接收窄声束（通常宽度为0.33°或1°），这种声束以很大的速度扫过宽声束的整个扇形区，也就是扫描整个“被照明”区。如果窄声束在目标正被宽声束“照明”时碰到这个目标，那么，这时产生的反射脉冲，就被接收装置接收并记录下来。窄声束扫描空间的速度非常快，在宽声束照射的持续时间内就来得及扫过宽声束所罩住的整个扇形区。因此，窄声束来得及仔细侦察整个“被照明”区域。当然，用机械方法是达不到这样的扫描速度的。因此，窄声束的控制是通过电子装置实现的。这种声呐的接收和发射装置之间的主要区别就在于扫描方法不同。

因此，电子扫描声呐似乎是由能够侦察大面积地区的宽声束声呐和可以获得良好分辨能力的窄声束声呐所构成的。电子扫描声呐的另一个重要优点，是获得被侦察地区图像的速度高。如果说，通常的声呐是缓缓地、渐渐地绘出水下景象，那么，电子扫描声呐能为发射换能器发出的每一个脉冲提供宽声束照射区域的全景图像。因此，使用这种声呐，可以很容易发现目标移动。例如，大鱼群的运动在阴极射线管的荧光屏上，显现为许多跳跃的小光斑。

对电子扫描声呐来说，作用距离同分辨能力之间的关系，与通常的声呐是一样的。用约300～500千赫的频率可获得很高的分辨能力。但是，正如大家所知道的，这种频率的声波传播的距离约100～200米。要增加作用距离，就必须用较低的频率工作，而较低的频率又会降低分辨能力。研制扫描声呐的工作可以分为两个方向：一个方向是制作分辨能力强而作用距离小的声呐；另一个方向是制作分辨能力弱而作用距离大的声呐。前一种声呐发展很快，并已在水下生物学研究工作和捕鱼业中取得显著成就。

1964年，英国科学家沃格利斯和库克进行了一次非常成功的电子扫描声呐试验。他们的实验室是1950年开始研究扫描系统的。扫描声呐的第一模型叫双聚焦测位仪，于1959年制成。1964年，在布里斯特湾（英）以南地区，有三条船参加了试验。试验时，在天气不好的的情况下，在200米距离处也发现了无数鱼群。实验时还观察到鱼群一些很有趣的习性。也许，不久就会研制出分辨能力很高的声呐，它会给我们提供被研究区域的二维图像。这就不仅可能发现水下目标，而且还可能识别并观察这些目标。多通道系统的应用，可以大大缩小声呐的体积。

声呐

声呐是英文缩写“SONAR”的音译，全称为：声音导航与测距，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，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。

声呐可按工作方式、装备对象、战术用途、技术特点等分类方法分成为各种不同的声呐。例如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、航空声呐和海岸声呐，等等。

目前，声呐是各国海军进行水下监视使用的主要装备，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。