福德正神工业设备有限公司欢迎您!  客服热线:020-66889888
利用声波进行水下探测的技术或设备)

利用声波进行水下探测的技术或设备)

  声明:百科词条人人可编辑,词条创筑和删改均免费,毫不存正在官方及代办商付费代编,请勿上圈套被骗。详情

  ,是英文缩写“SONAR”的中文音译(中邦科技名词核定委员会揭橥的范例译名为 声呐

  sonar, sound navigation and ranging

  声呐是一种声学探测设置,主动式声呐是正在英邦起初进入运用的,可是英邦人把这种设置称为ASDIC(潜

  因为电磁波正在水中衰减的速度十分的高,无法做为侦测的讯号由来,因而以声波探测水面下的人制物体成为操纵最普遍的门径。无论是潜艇或者是水面船只,都操纵这项工夫的衍生体系,探测水底下的物体,或者是以其举动导航的根据。作远隔断传输的能量时势。于是探测水下宗旨的工夫——声呐工夫便应运而生。

  声呐是各邦水兵举行水下看守运用的闭键工夫,用于对水下宗旨举行探测、分类、定位和跟踪;举行水下通讯和导航,保护舰艇反潜飞机兵书机动和水中兵器的运用。另外,声呐工夫还普遍用于,以及鱼群探测、海洋石油勘察船舶导航水下功课水文衡量和海底的勘察等。

  和很众科学工夫的兴盛相通,社会的需求和科技的发展督促了声呐工夫的兴盛。俄罗斯水兵特意将一艘改成声呐测试用艇,可睹其珍视水准。

  声呐工夫已有胜过100年的史乘,它是1906年由英邦水兵的刘易斯·尼克森所出现。他出现的第一部声呐仪是一种被动式的倾听安装,闭键用来侦测冰山。到第一次天下大战时起头被使用到沙场上,用来侦测隐匿正在水底的潜水艇,这些声呐只可被入耳音,属于被动声呐,或者叫做“水听器”。

  1915年,法邦物理学家Paul Langevin与俄邦电气工程师Constantin Chilowski协作发领略第一部用于侦测潜艇的主动式声呐设置。即使其后压电式变换器庖代了他们一起头运用的静电变换器,但他们的作事效率依然影响了改日的声呐打算。

  1916年,加拿大物理学家Robert Boyle承揽下一个属于英邦出现商量协会的声呐项目,Robert Boyle正在1917年年中制制出了一个用于测试的原始型号主动声呐,因为该项目很速就划归ASDIC,(反潜/盟军潜艇侦测侦察委员会)管辖,此种主动声呐亦被称英邦人称为“ASDIC”,为区别于SONAR的音译“声呐”,将ASDIC翻译为“潜艇探测器”。

  1918年,英邦和美京城坐褥出了制品。1920年英邦正在皇家水兵HMS Antrim号上测试了他们仍称为“ASDIC”的声呐设置,1922年起头投产,1923年第六扫除舰支队装置了具有ASDIC的舰艇。

  1924年正在波特兰建树了一所反潜学校——皇家水兵Ospery号(HMS Osprey),而且设立了一支有四艘装置了潜艇探测器的舰艇的陶冶舰队。

  1931年,美邦商量出了好像的安装,称为SONAR(声呐),其后英邦人也承受了此叫法。

  声波是考察和衡量的要紧门径。兴味的是,英文“sound”一词举动名词是“声

  正在水中举行考察和衡量,具有得天独厚条目的只要声波。这是因为其他探测门径的效率隔断都很短,光正在水中的穿透才具很有限,尽管正在最清晰的海水中,人们也只可看到十几米到几十米内的物体;电磁波正在水中也衰减太速,并且波长越短,耗损越大,即运用大功率的低频电磁波,也只可传布几十米。然而,声波正在水中传布的衰减就小得众,正在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹,正在两万公里外还能够收到信号,低频的声波还能够穿透海底几千米的地层,而且取得地层中的音讯。正在水中举行衡量和考察,迄今还未浮现比声波更有用的门径。

  声呐安装普通由基阵、电子机柜和辅助设置三一面构成。基阵由水声换能器以肯定几何图形陈列组合而成,其外形凡是为球形、柱形、平板形或线列行,有给与基阵、发射机阵或收发合一基阵之分。电子机柜普通有发射、给与、显示和操纵均分体系。辅助设置包含电源设置、衔尾电缆、水下接线箱和增音机、与声呐基阵的传动操纵相配套的起落、反转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等安装,以及声呐导流罩等。

  换能器是声呐中的要紧器件,它是声能与其它时势的能如呆滞能电能磁能等彼此转换的安装。它有两个用处:一是正在水下发射声波,称为“发射换能器”,相当于氛围中的扬声器;二是正在水下给与声波,称为“给与换能器”,相当于氛围中的传声器(俗称“听筒”)。换能器正在现实运用时往往同时用于发射和给与声波,特意用于给与的换能器又称为“水听器”。换能器的作事道理是操纵某些资料正在电场或磁场的效率下爆发伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。

  古板上潜艇装置声呐的闭键地点是正在最前端的地点,因为新颖潜艇十分依赖被动声呐的探测成就,宏伟的收音安装不光仅让潜艇的直径水涨船高,原先正在这个地点上的鱼雷管也得乖乖让出地点而退到两旁去。

  其他装置正在潜艇上的声呐型态还包含装置正在艇身其他地点的被动声呐听音安装,操纵分别地点收到的统一讯号,进程电脑惩罚和运算之后,就能够敏捷的举行粗浅的定位,关于艇身较大的潜艇来说较量有利,由于衡量的基线较长,正确度较高。此外一种声呐称为“拖曳声呐”,由于这种声呐安装正在运用时,以缆线与潜艇衔尾,声呐的本体则远远的拖正在潜艇的后面举行探测,拖曳声呐的运用大幅加强潜艇关于全方位与分别深度的侦测才具,加倍是潜艇的尾端。这是由于潜艇的尾端同时也是动力输出的一面,因为水流的声响的作梗,位于前哨的声呐无法听到这个区域的讯号而变成一个盲区。运用拖曳声呐之后就或许毁灭这个盲区,寻得躲正在这个区域的宗旨。

  声呐的分类可按其作事体例,按装置对象,按兵书用处、按基阵带领体例和工夫特性均分类形式分成为各样分别的声呐。比方按作事体例可分为主动声呐和被动声呐;按装置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。

  主动声呐工夫是指声呐主动发射声波“照耀”宗旨,然后给与水中宗旨反射的回波时辰,以及回波参数以测定宗旨的参数。有宗旨田主动从体系中发射声波的声呐称为主动声呐。可用来探测水下宗旨,并测定其隔断、方位、航速、航向等运动因素。主动声呐发射某种时势的声信号.操纵信号正在水下传布途中妨害物或宗旨反射的回波来举行探测。因为宗旨音讯保留正在回波之中,于是可凭据给与到的回波信号来决断宗旨的存正在,并衡量或估摸宗旨的隔断、方位、速率等参量。完全地说,可通过回波信号与发射信号问的时延推知宗旨的隔断,由回波波前法线宗旨可推知宗旨的宗旨,而由回波信号与发射信号之间的频移可推知宗旨的径向速率。另外由回波的幅度、相位及转变顺序,能够识别出宗旨的外形、巨细、性子和运动形态。 主动声呐闭键由换能器基阵(常为收发兼用)、发射机(包含 波形爆发器、发射波束变成器)、准时中央、给与机、显示器、操纵器等几个一面构成。

  大无数采用脉冲体例,也有采用接续波体例的。它由容易的回响探测仪器演变而来,它主动地发射声波,然后给与回波举行企图,合用于探测冰山、暗礁、浸船、海深、鱼群、水雷和合上了煽动机的藏匿的潜艇;

  被动声呐工夫是指声呐被动给与舰船等水中宗旨出现的辐射噪声和水声设置发射的信号,以测定宗旨的方位和隔断。它由容易的水听器演变而来,它收听宗旨发出的噪声,决断出宗旨的地点和某些特色,尤其合用于不行发声揭发自身而又要探测敌舰举止的潜艇。

  操纵给与换能器基阵给与宗旨自己发出的噪声或信号来探测 宗旨的声呐称为被动声呐。因为被动声呐自身不发射信号,于是宗旨将不会发觉声呐的存正在及其妄图。宗旨发出的声响及其特性,正在声呐打算时并不为打算者所操纵,对其分析也往往不统统。声呐打算者只可对某预订宗旨的声响举行打算,如宗旨为潜艇,那么宗旨自己发出的噪声包含螺旋桨转动噪声、艇体与水流摩擦出现的动水噪声,以及各样煽动机的呆滞振动惹起的辐射噪声等。因而被动声呐(噪音站)与主动声呐最根蒂的区别正在于它正在本舰噪声配景下给与远场宗旨发出的噪声。此时,宗旨噪声举动信号,且经远距传布后变得相当衰弱。由此可知,被动声呐往往作事于低信噪比状况下,所以需求采用比主动声呐更众的信号惩罚手段。被动声呐没有发射机一面。回音站、测深仪、通讯仪、探雷器等等均可归入主动声呐类,而噪音站、调查仪等则归人被动声呐类。

  冷战告终之后的海沙场已进入了音讯战时间。声呐的兴盛也迈向了常识和音讯时间,闭键再现正在以下方面:

  鉴于声波正在海水中的传布特色以及低频大功率与基阵的相干,开采大孔径低频声呐工夫是处置长途探潜、举行有用反潜的条件。

  舰艇声呐体系将由单项效力的单部声呐渐渐兴盛为由众部声呐构成的收一发分置、众基地、众传感器的归纳声呐体系,并进而组成潜艇战和反潜战声常识基作战体系。如美邦水面舰艇装置的AN/SQQ一89反潜归纳作战体系,它是由舰壳主动声呐、兵书拖曳线阵列声呐、舰载直升机搜潜体系和声呐信号惩罚机、反潜火控体系和声呐形态体例评估体系等构成。该体系于1991年起头装置“阿利伯克”级扫除舰。

  新颖声呐设置,无论是换能器基阵、依然信号惩罚机柜及显控台,都趋势采用规范化的模块式布局。这种布局具有扩展性好、交流性强、便于维修、牢靠性强、研制周期短、研制经费少的长处。

  用企图机举行声呐波束变成、信号惩罚、宗旨跟踪与识别、体系操纵、职能监测、妨碍检测等。可大大升高声呐的职能。跟着第五代企图机(即人工智能企图机)的问世,声呐也正正在向智能化宗旨兴盛。神经汇集的商量已博得令人属目的转机,它与企图机工夫和信号惩罚工夫相连接,使声呐智能化成为不妨。

  由平均传布介质、各向同性噪声场和单个平面波信号条目下的声呐打算兴盛为开采和操纵非平面波、非高斯、非平定信号和噪声现实特色的境遇惩罚的声呐打算,以获取和占据更众的音讯和常识,大幅度升高声呐检测隔断、定位精度、识别准确率和宗旨运动阐述/跟踪才具。

  被动测距声呐是从70年代初起头研制的。从外面上讲,只消声呐基阵的孔径足够大,用三点阵测距是没有题目的。枢纽是把三个基阵的声中央的相对延时切确衡量出来。能够阐明,被动测距的相对偏差等于测延时的相对偏差。

  合成孔径声呐的研制近十年来受到很大的珍视。仍然报道有相当高职能的样机问世。合成孔径举动一种工夫正在雷达上告成使用已近40几年了,但正在声呐上迟迟得不到骨子性的转机,闭键是因为声传布的海洋介质比无线电传布的大气介质丰富许众,此外声呐平台运动速率与声传布速率之比是1: 106,于是合成孔径声呐的运动赔偿、成像远比合成孔径雷达丰富。合成孔径声呐的开头商量结果是令人抖擞的,它大约能够正在400m的隔断上达10cm的分别力,正在以前是无法抵达的。美邦DTI(Dynamic Technology Inc) 研制的样机正在Washington湖作试验时,以至取得了一架最先浸没湖底的飞机残骸的“像”。 合成孔径工夫还用于高分别力的波束成形,这正在平和型潜艇辐射噪声中能够得回使用,操纵这种工夫能够把潜艇举动一个人积元,确定对辐射噪声最有孝敬分量的部位。

  因为声呐体系的集成度越来越高,数据量越来越大,单靠声呐员惩罚众平台、众传感器的音讯就显得很不敷,于是数据调和的工夫自然而然地受到珍视,固然还不行全部做到全自愿判别,但起码为辅助决定供给了强有力的器材。数据调和从所惩罚的音讯宗旨来分,能够分为三级,即基无级,特性级和决定级。商量课题的级别越究竟层就越丰富。现正在大无数的商量作事依然环绕决定级张开的。数据调和中的一个根基定理,保障了声呐体系举行数据调和的须要性,这个定理是说,无论是独立观测原料依然闭系观测原料,最佳的线性数据调和所带来的偏差不会大于任何局部观测原料所带来的偏差。

  数字式声呐的根基效力是测向和测距,宗旨识此外效力凡是由声呐员通过判别宗旨辐射噪声来告终。跟着声呐工夫的兴盛,外洋的少许声纳已具备宗旨识别效力,以至特意筑设鱼雷报警声呐。

  较量直接的身分有传布衰减、众途径效应、混响作梗、海洋噪声、自噪声、宗旨反射特性或辐射噪声强度等,它们众人与海洋境遇身分相闭。比方,声波正在传布途中受海水介质不屈均散布和海面、海底的影响和限制,会出现折射、散射、反射和插手,会出现声线弯曲、信号流动和畸变,形成传布途径的变化,以及呈现声阴区,主要影响声呐的效率隔断和衡量精度。新颖声呐凭据海区声速--深度转变变成的传布条目,可合意采用基阵作事深度和俯仰角,操纵声波的分别传布途径(直达声、海底反射声、会聚区、深海声道)来降服水声传布条目的倒霉影响,升高声呐探测隔断。又如,运载平台的自噪声闭键与航速相闭,航速越大自噪声越大,声呐效率隔断就越近,反之则越远;宗旨反射能力越大,被对方主动声呐浮现的隔断就越远;宗旨辐射噪声强度越大,被对方被动声呐浮现的隔断就越远。

  声呐并非人类的专利,不少动物都有它们自身的声呐。蝙蝠就用喉头发射每秒 10-20 次的而用耳朵给与其回波,借助这种“主动声呐”它能够探查到很藐小的虫豸及 0.1 mm 粗细的金属丝妨害物。而飞蛾等虫豸也具有“被动声呐”,能明晰地听到 40 m 以外的蝙蝠超声,所以往往得以遁避攻击。然而有的蝙蝠能运用超过虫豸侦听鸿沟的高频超声或低频超声,从而使搜捕虫豸的射中率依然很高。因而,动物也和人类相通举行着“声呐战”。鲸海豚则具有“水下声呐”,它们能出现一种相当显然的信号寻求食品和彼此通信,

  鲸对声呐的运用频率比海豚的低得众,效率隔断也远得众。海豚声呐的灵巧度很高,能浮现几米以外直径 0.2 mm 的金属丝和直径 1 mm 的尼龙绳,能区别开只相差 200ps时辰的两个信号,能浮现几百米外的鱼群,能遮住眼睛正在插满竹竿的水池子中灵便敏捷地穿行而不会遇到竹竿;海豚声呐的“宗旨识别”才具很强,不仅能识别分别的鱼类,辨别开黄铜铝电木塑料等分别的物质资料,还能辨别开自身发声的回波和人们录下它的声响而重放的声波;海豚声呐的抗作梗才具也是惊人的,借使有噪声作梗,它会升高啼声的强度盖过噪声,以使自身的决断不受影响。海豚声呐还具有情绪外达才具,仍然外明海豚是一种有“说话”的动物,它们的“交说”恰是通过其声呐体系。加倍是仅存于世的四种淡水海豚中最珍爱的一种——中邦长江中下逛的白鱀豚,它的声呐体系分工显然,有为定位用的,有为通信用的,有为报警用的,并有通过调频来调制位相的非常效力。

  终生正在万分暗淡的大洋深处糊口的动物不得不采用声呐等各样门径来搜求猎物和防避攻击,它们的声呐职能是人类新颖工夫所远不行及的。解开这些动物的声呐之谜,不绝是新颖声呐工夫的要紧商量课题。

  水声工夫是各邦水兵举行水下看守运用的闭键工夫,用于对水下宗旨举行探测、分类、定位和跟踪,举行水下通讯和导航,保护舰艇、反潜飞机和反潜直升机的兵书机动和水中兵器的运用。跟着新颖声呐工夫的兴盛和发展,新一代声呐具有更进步的探测职能和更远的探测隔断,少许高科技声呐还具有相当高的分别率,或许识别蛙人和可疑水下航体。

  跟着海洋高新工夫的介入和装置的一贯升级,水下地形声学探测工夫得回了敏捷的兴盛,现已成为天下各海洋邦度正在海洋测绘方面的要紧商量周围之一。操纵声呐工夫举行海洋测绘的设置有:单波束回响测深仪、侧扫声呐众波束测深浅地层剖面仪。

  新颖声呐工夫能够操纵众普勒效应举行流速测定,这种声呐体系运用一对装正在船底倾斜向下的指向性换能器,由海底回波中的众普勒频移能够取得舰船相关于海底的航速。另一方面,若将声呐固定正在滚动的海域中,它能够自愿检测和纪录海水的滚动速率及宗旨。

  探鱼仪是一种可用于浮现鱼群的动向、鱼群所正在场所、鸿沟的声呐体系,操纵它能够大大升高打鱼的产量和结果;助鱼声呐设置可用于计数、诱鱼、打鱼、或者跟踪尾随某条鱼等。海水养殖场已操纵声学樊篱防守鲨鱼的入侵,以及阻挡龙虾鱼类的外遁。

  水声通讯是水面舰艇、潜艇间彼此通讯的要紧门径,操纵声呐体系正在水下可替代导线的衔尾,运用声束来传达音讯,告终舰艇之间的通讯和调换。

  2009年6月16日,中邦应酬部措辞人秦正直在记者会上流露,中邦政府6月12日当心到了相闭中邦潜艇同美邦“麦凯恩”号扫除舰拖曳声呐6月11日正在菲律宾苏比克邻近无意相撞的报道,中邦有潜艇正在南海举行寻常的陶冶举止。声呐是各邦水兵不行或缺的闭键工夫,声呐工夫举动导航和探测水下舰艇举止的工夫被普遍使用于舰艇装置中。中频主动声呐便是向周遭海域发命中频率波段的声波,以探测敌方潜艇,这关于反潜作战来说是最有用的。美艨艟艇和潜水艇中多半装备了中频声呐体系。中频声呐可络续开释胜过235分贝的噪声,其鸿沟可达数千平方英里的海域。

  当时没有接到爆发所述状况的叙述。与此同时,美邦防部水兵措辞人6月15日公告声明称,不行确定声呐被何物撞坏,更不行确定是被中邦潜艇撞坏。

  阐述人士以为,美邦军方这一次如许低调不妨是确实未能确定是和中邦潜艇相撞。其次,朝核题目让美邦焦头烂额,正在这个节骨眼上,美邦危急需求中邦的扶助。

  “麦凯恩”号已抵达日本佐世保港举行检修。“麦凯恩”号的拖曳声呐集成了探测、分类和比武等子体系,张开后可长达1700米,制价大约为2000万美元。

  美邦自然资源扞卫委员会(NRDC)的一项叙述显示,军事声呐等一贯加剧的海洋噪声正影响着海豚鲸的糊口,由于这些动物务必依赖声响举行交配、觅食以及潜藏天敌。叙述称,海洋噪声轻则影响海洋生物的长远行径,重则导致它们听力丢失以至归天。

  NRDC 的商量结果以为,科学界关于军用声呐能够蹂躏、杀死并大鸿沟捣鬼海洋哺乳动物这一点上仍然没有争议。美邦境遇和鲸扞卫构制也众年努力于扞卫海洋哺乳动物免受美军声呐影响的商量,结果显示声呐与鲸的归天率之间的闭系很密切。此外,声呐也低浸了大比目鱼和其他鱼类捕食的告成率,还影响了鱼类的滋生率和巨型海龟的行径等。少许鱼类的内耳也受到了主要的蹂躏,这直接威吓着它们的糊口。

  由中频声呐试验导致的鲸豪爽停滞及归天事项一贯爆发:1996 年 5 月,美军正在北约的一次演习中,有 14 头剑吻鲸正在希腊海岸停滞;2000 年 3 月,美军正在百慕大海域再度进声呐尝试,因为艨艟装备的声呐影响,3 个品种共 16 头鲸停滞正在长达 150 米的海岸线 头归天——众个物种成群停滞口舌常罕睹的,科学家浮现冲滩停滞的突吻鲸眼睛、颅部出血,肺爆裂,自此美军承受了声呐对海洋哺乳动物行径有影响的见解;2002 年 7 月,66 头领航鲸马萨诸塞州的海边全体自裁,来因同样与声呐尝试相闭;2004 年 7 月,正在环承平洋军事演习中,美军声呐测试起头后不久,夏威夷沿岸的浅水中就有 200 头鲸鱼停滞,个中 1 头鲸鱼仔归天;2005 年头,因为美军声呐试验,37 头鲸停滞正在北卡罗莱纳州的外滩;2009 年 3 月,美邦“无瑕号”正在南海被中邦渔政职员和渔民拦截并驱赶前,翻开声呐“作事”后不久就正在“无瑕号”声呐鸿沟内的香港海岸边,呈现一条长逾 10 米的成年座头鲸迷航停滞。

  科学家称声呐发射的声波可醒目扰鲸和海豚操纵自己声呐捕食。水兵的声呐还不妨惊吓某些鲸类,尤其是突吻鲸,促使它们冲出水面形成危机后果。闭系计谋哀求水兵当有海洋哺乳动物正在邻近时要闭停声呐并采用其它门径来扞卫动物。

  低频主动声呐工夫比海戎衣置于众种潜艇和其他舰艇的中频主动声呐工夫尤其进步,现在只正在美水兵的两艘舰上运用,均安排正在西承平洋,联邦政府禁止它们正在夏威夷群岛海域运用这种声呐。

  正在这种状况下,一方面水兵发射水下声波用于感知水下宗旨,另一方面,低频主动声呐声波比其他声呐辐射的鸿沟更广,境遇扞卫主义者以为它对海洋哺乳动物有更大的危险。

  词典出书社. 辞海: 普及版 上册[M]. 上海: 上海词典出书社, 1999: 1527.

相关产品推荐

在线客服 :

服务热线:020-66889888

电子邮箱: admin@tuanyinqi.com

公司地址:广东省广州市番禺经济开发区58号

友情链接:
Copyright © 2019 福德正神工业设备有限公司 版权所有 网站地图