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声纳技术的应用及其最新进展3

王炳和李宏昌
(中国人民武装警察部队工程学院物理教研室西安710086)

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、方法及其发展
历史,介绍了声纳技术在军事和非军事方面的主要应用及其最新进展.
关键词声纳,水声换能器,军事应用,海洋工程

APPLICATIONANDDEVELOPMENTOFSONARTECHNOLOGY

WANGBing2HeLIHong2Chang
(TeachingandResearchSectionofPhysics,EngineeringCollegeoftheChinesePeople′sArmedPoliceForces,Xi′an710086,China)

AbstractSonartechnologyisthespecificapplicationofacousticdetectiontechniquesinunderwatermedia.Its
principleanddevelopmentaswellasitsmainapplicationsandprogressinmilitaryandcivilianusearereviewed.
Keywordssonar,underwateracoustictransducer,militaryapplications,oceanengineering

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1声纳技术及发展简史
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:水下声波(简称“水声”,underwatersound)的应
“海洋的开发对人类带来的利益要比那些耗资庞大用构成了“声纳”这门工程科学,而以各种形式利用
[1]
的太空计划实惠得多.”1998年曾被定为“国际海洋水声的系统叫做“声纳系统”或“声纳技术”.“声
年”,有人说,21世纪是海洋的世纪.纳”(sonar)这个名词是在第二次世界大战后期,仿照
众所周知,电磁波是空气中传播信息最重要的当时颇有魅力的“雷达”(radar=radiodetectingand
载体,例如,通信、广播、电视、雷达等都是利用电磁ranging,“无线电探测和测距系统”),利用了英语
波.但是在水下,它几乎没有用武之地.这是因为海“soundnavigationandranging”(声波导航和测距)的首
水是一种导电介质,向海洋空间辐射的电磁波会被位字母缩写,后被人们广泛采用.
海水介质本身所屏蔽,它的绝大部分能量很快地以声纳系统一般是由发射机、换能器(水听器)、接
涡流形式损耗掉了,因而电磁波在海水中的传播受收机、显示器和控制器等几个部件组成.发射机用于
到严重限制.至于光波,本质上属于更高频率的电磁产生需要的电信号,以便激励换能器将电信号转变
为声信号向水中发射水声信号若遇到潜艇、水雷和
波,被海水吸收损失的能量更为严重,因此,它们在,
鱼群等目标会被反射然后以声纳回波的形式返回
海水中都不能有效地传递信息.实验证实,在人们所,
到换能器(水听器)水听器接收后又将其转变为电
熟知的各种辐射信号中,以声波在海水中的传播性,
信号.电信号经接收机放大和各种处理,再将处理结
能为最佳.正因为如此,人们利用声波在水下可以相
果反馈至控制器或显示系统.最后根据这些处理的
对容易地传播及其在不同介质中传播的性质不同,
信息可测出目标的位置,判断出目标的性质等,从而
研制出了多种水下测量仪器、侦察工具和武器装备,
完成声纳的使命.如图1所示,这是常见的“主动声
即各种“声纳”设备.声纳技术不仅在水下军事通信、
纳”工作原理.还有“被动声纳”和“主、被动综合声
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
3国防预研(编号:J5.3.4)资助项目
手段.本文将在回顾声纳技术发展简史的基础上介
2000-11-20收到初稿,2001-02-05修回
绍声纳技术的原理、方法和应用.
30卷(2001年)8期·491·

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纳”.“被动声纳”是利用目标辐射的声波,因此声波测设备又制成了航海用的回声仪.这些更增加了人
在海水中只是单程传播,系统的核心部件是用来测们应用声纳技术服务于军事及民用的信心.大约在
听目标声波的水听器.而现代舰艇都采用“主、被动1925年左右,德国“信号”公司将其生产的声纳设备
综合声纳”来进行水下通信、遥