声纳探测及环境对声速影响
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声 速 不 同 ， 层 和 跃 变 层 之 间 的 声 速 同 的 水 层 ， 声
图 １ 被 动 探 测 原 理 图
其性 能 有 异 ， 目标 的探 距离 也 有 差 别 。 对 实 际 作 战 的水 下 探 测 设 备 ， 不 同 的 海 区 和 在
。 ＝（ — ２／ｔ－ｔ） 目 ＬＩＬ ） （ｌ ２
种 形 式 。 动 探 测 是 探 测 目标 本 身 所 发 出 位 为 ： 被 的 噪 声 ， 后 根 据 被 测 信 号 的 大 小 和 方 位 然 ＝ Ｏ 一｛ ｄ 一 ｌ／ ２ Ｃ Ｃ Ｓ ［ Ｃ Ｔｌｒ ３ ］ ［ｄ 一 ｃ ２ ２Ｔ ３ ｄ
高新技术
ＳＣ ＴＮＧ２ Ｎ２ ＣＥ ＥＯＹ０ Ｏ圃圆 Ｉ ＆ＯＬ ． Ｅ ＨＯ。 １ Ｎ 一 １ ２
声 纳探 测 及 环境 对 声 速 影 响 ①
高 焘 陶 智 （． １ 海军 驻武 汉Ｉ －） ］ ￣ － ｋ－军事 代表 室 武汉 海字 第１ ４ ８ 号 ； ２． 军装备 部驻沈 阳地 区军事 代表局 沈阳 海字第 １ ０ １ ） １ ３６ 海 ４ １ ３号 ０ 摘 要： 通过 对 海洋环境 和 声纳探 测原理 的分析 ， 使我 们 了解到海 洋环境 的复杂性和 多变性 ， 识 到水 声探测 的原 因和 目的 。 认 关键词 ： 声纳 声速 剖 面 内波 中 图分 类 号 ： Ｂ Ｔ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ２ ０ （ ＇ ０ １ ２ １ ７ — ７ １ ２ １ ）４ ｃ ０ ０ —０ ）
声纳 是 指 实 现 水 下 声 能 与 电能 之 间的 来 计 算 得 到 目标 的 方 位 和 距 离 。 动 探 测 （ 主 Ｔ３ ２＋ｆｌ） ２］ 。｝
转 换 的 水 声 换 能 器 。 最 早 是 被 设 计 用 于 它 是 本 艇 向 目标 发 出 探 测 脉 冲 信 号 ， 然后 根
目标 距 离 为 ：
（） ４
协 助 水 面 舰 艇 在 恶 劣 天 气 下 导 航 的 ， 来 据 目标 反 射 回 的 信 号 计 算 出 目标 的 方位 和 后 装 备 于 潜 艇 上 ， 今 天 已 经 成 为 定 位 潜 艇 距 离 。 到 的 主 要 手 段 。 呐 可 根 据 探 测 方 法 分 为 两 声 种 类 型 ： 动 和 被 动 。 动 声 呐 安 装 有 一 个 主 主 发 射 机 发 出 声 脉 冲 和 一个 接 收 机记 录返 回 的 回声 ； 动 声 呐 收 听 其 他 船 只 和 潜 艇 的 被 １ １被 动探 测原 理 ． 被 动 探 测 原 理 如 图 １ 示 。 声 速 为 Ｃ 所 设 ， 则 目标 到 达 各 个 阵 元 的 时 延 差 分 别为 ： ｔｌ ２ —Ｔ ｌ ｃＬ － ２ ｆｌ ／ （ ｌ Ｌ） ２ ｆ３ ３ ／ （２Ｌ） ＝Ｔ ｍ Ｔ ６ ｃ Ｌ－ ３ ２ ２ １ ｒｌ ３ ＝Ｔｌ ２ ２ ＋ｒ ３
差 ； 阵元 ２ ３ 收信 号 的时 间差 ； Ｔ， 为 、接 Ｔ． 为 Ｌ＝ ｔ ， ｃ， （） ７ （） ８
１ 声 纳探测原理
声 纳 探 测 分 为 主 动 探测 和 被 动 探 测 两
阵元 ｌ ３ 收 信 号 的 时 间 差 。 求得 目标 方 、接 可
目标 源 移 动 速 度 为 ：
向 变化 很 大 。 多数 海 洋 其 水 平 声 速 梯 度 大 是 垂 直 声速 梯 度 变 化 的 １ 左右 。 此 ， ‰ 因 垂 直 声 速 梯 度 对声 纳 影 响 很 大 ， 显 示 的 是 图３ 深海典型的声速分 层剖面图。
从 图 ３ 看 出 ， 层 的 海 洋 中 ， 层 的 中 分 各
２． ２洋流
／
主跃层
／
鲁
一
＼ ＼ ＼
四 大 海 洋 都 有 洋 流 的 存 在 ， 些 洋 流 这 的 流 向 和 流 速 也 不 尽 相 同 。 且 有 的 是 暖 而 流 ， 的 是 寒 流 ， 度 也 不 尽 相 同 。 洋 流 有 温 各 （ 下转 ３页 ）
Ｌ ｄ／ （ 一ｒ ３ ｃ ｒ ３ ２ Ｔ１ ＝ ｃ ｆｌ ） （ １） （ ｍ ２ ２－ ２＋ｒ ２／ ２
ｒ２ ） ３ １． 主动探 测原 理 ２ （） ５
主 动 探 测 原 理 如 图２ 所示 。 声速 为Ｃ， 设
脉 冲 波 前 沿 到 达 目标 时 的 距 离 为Ｌ．所 用 ，
深 度， 战效果或许截然不 同。 作 不 同 海 层 的 水 温 、 度 、 力 等 对 声 速 盐 压
… … 一 － … ｒ 二 厂 －
，—一 一
，
一
有 不 同 的影 响 ， 由Ｗ ｉｓ ｎ公 式 可 以 证 明 其 ｌｏ
＼
中温 度 影 响 最 大 ， 因此 ， 平 台安 装 的声 纳 各 设备首 先要考虑水下环境对声 速的影响 。
接 收 收 听 器 阵
２ 影响声纳探测性 能的水 下环境 因素
２ １ 海洋声 速剖面 ．
海 洋 中 声 速 分 布 是 多 变 的 ， 有 地 区 既 性 变 化 ， 有 季 节 性 变 化 。 是 ， 部 区 域 又 但 局 声 速 在 水 平 方 向变 化 不 明 显 ， 在 深 度 方 而
（） 时 间为ｔ ， 冲 波 后沿 到 达 目标 时 的 距离 为 １ ，脉
噪 声 。 当 注意 ， 应 声波 在传 播 中被 散射 和 吸
收后造成的 能量损失 ， 也就 是 衰 减 。
（） Ｌ ， ２ ：所用 时 间 为ｔ。 ｊ ｔ， ｌ Ｌ ， ２若ｔ＝ ２则Ｌ ＝ 目标 为 ２ （ ） 静 止 的 。 ． 等 于 ｔ， ： ３ 若ｔ 不 ，则 其 中， ， 阵元 ｌ２ 收信号 的时 间 ｒ． 为 、接 Ｌ＝ ｔ ．ｃ． （） ６
图 １ 被 动 探 测 原 理 图
其性 能 有 异 ， 目标 的探 距离 也 有 差 别 。 对 实 际 作 战 的水 下 探 测 设 备 ， 不 同 的 海 区 和 在
。 ＝（ — ２／ｔ－ｔ） 目 ＬＩＬ ） （ｌ ２
种 形 式 。 动 探 测 是 探 测 目标 本 身 所 发 出 位 为 ： 被 的 噪 声 ， 后 根 据 被 测 信 号 的 大 小 和 方 位 然 ＝ Ｏ 一｛ ｄ 一 ｌ／ ２ Ｃ Ｃ Ｓ ［ Ｃ Ｔｌｒ ３ ］ ［ｄ 一 ｃ ２ ２Ｔ ３ ｄ
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声 纳探 测 及 环境 对 声 速 影 响 ①
高 焘 陶 智 （． １ 海军 驻武 汉Ｉ －） ］ ￣ － ｋ－军事 代表 室 武汉 海字 第１ ４ ８ 号 ； ２． 军装备 部驻沈 阳地 区军事 代表局 沈阳 海字第 １ ０ １ ） １ ３６ 海 ４ １ ３号 ０ 摘 要： 通过 对 海洋环境 和 声纳探 测原理 的分析 ， 使我 们 了解到海 洋环境 的复杂性和 多变性 ， 识 到水 声探测 的原 因和 目的 。 认 关键词 ： 声纳 声速 剖 面 内波 中 图分 类 号 ： Ｂ Ｔ ５ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ２ ０ （ ＇ ０ １ ２ １ ７ — ７ １ ２ １ ）４ ｃ ０ ０ —０ ）
声纳 是 指 实 现 水 下 声 能 与 电能 之 间的 来 计 算 得 到 目标 的 方 位 和 距 离 。 动 探 测 （ 主 Ｔ３ ２＋ｆｌ） ２］ 。｝
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协 助 水 面 舰 艇 在 恶 劣 天 气 下 导 航 的 ， 来 据 目标 反 射 回 的 信 号 计 算 出 目标 的 方位 和 后 装 备 于 潜 艇 上 ， 今 天 已 经 成 为 定 位 潜 艇 距 离 。 到 的 主 要 手 段 。 呐 可 根 据 探 测 方 法 分 为 两 声 种 类 型 ： 动 和 被 动 。 动 声 呐 安 装 有 一 个 主 主 发 射 机 发 出 声 脉 冲 和 一个 接 收 机记 录返 回 的 回声 ； 动 声 呐 收 听 其 他 船 只 和 潜 艇 的 被 １ １被 动探 测原 理 ． 被 动 探 测 原 理 如 图 １ 示 。 声 速 为 Ｃ 所 设 ， 则 目标 到 达 各 个 阵 元 的 时 延 差 分 别为 ： ｔｌ ２ —Ｔ ｌ ｃＬ － ２ ｆｌ ／ （ ｌ Ｌ） ２ ｆ３ ３ ／ （２Ｌ） ＝Ｔ ｍ Ｔ ６ ｃ Ｌ－ ３ ２ ２ １ ｒｌ ３ ＝Ｔｌ ２ ２ ＋ｒ ３
差 ； 阵元 ２ ３ 收信 号 的时 间差 ； Ｔ， 为 、接 Ｔ． 为 Ｌ＝ ｔ ， ｃ， （） ７ （） ８
１ 声 纳探测原理
声 纳 探 测 分 为 主 动 探测 和 被 动 探 测 两
阵元 ｌ ３ 收 信 号 的 时 间 差 。 求得 目标 方 、接 可
目标 源 移 动 速 度 为 ：
向 变化 很 大 。 多数 海 洋 其 水 平 声 速 梯 度 大 是 垂 直 声速 梯 度 变 化 的 １ 左右 。 此 ， ‰ 因 垂 直 声 速 梯 度 对声 纳 影 响 很 大 ， 显 示 的 是 图３ 深海典型的声速分 层剖面图。
从 图 ３ 看 出 ， 层 的 海 洋 中 ， 层 的 中 分 各
２． ２洋流
／
主跃层
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一
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四 大 海 洋 都 有 洋 流 的 存 在 ， 些 洋 流 这 的 流 向 和 流 速 也 不 尽 相 同 。 且 有 的 是 暖 而 流 ， 的 是 寒 流 ， 度 也 不 尽 相 同 。 洋 流 有 温 各 （ 下转 ３页 ）
Ｌ ｄ／ （ 一ｒ ３ ｃ ｒ ３ ２ Ｔ１ ＝ ｃ ｆｌ ） （ １） （ ｍ ２ ２－ ２＋ｒ ２／ ２
ｒ２ ） ３ １． 主动探 测原 理 ２ （） ５
主 动 探 测 原 理 如 图２ 所示 。 声速 为Ｃ， 设
脉 冲 波 前 沿 到 达 目标 时 的 距 离 为Ｌ．所 用 ，
深 度， 战效果或许截然不 同。 作 不 同 海 层 的 水 温 、 度 、 力 等 对 声 速 盐 压
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有 不 同 的影 响 ， 由Ｗ ｉｓ ｎ公 式 可 以 证 明 其 ｌｏ
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中温 度 影 响 最 大 ， 因此 ， 平 台安 装 的声 纳 各 设备首 先要考虑水下环境对声 速的影响 。
接 收 收 听 器 阵
２ 影响声纳探测性 能的水 下环境 因素
２ １ 海洋声 速剖面 ．
海 洋 中 声 速 分 布 是 多 变 的 ， 有 地 区 既 性 变 化 ， 有 季 节 性 变 化 。 是 ， 部 区 域 又 但 局 声 速 在 水 平 方 向变 化 不 明 显 ， 在 深 度 方 而
（） 时 间为ｔ ， 冲 波 后沿 到 达 目标 时 的 距离 为 １ ，脉
噪 声 。 当 注意 ， 应 声波 在传 播 中被 散射 和 吸
收后造成的 能量损失 ， 也就 是 衰 减 。
（） Ｌ ， ２ ：所用 时 间 为ｔ。 ｊ ｔ， ｌ Ｌ ， ２若ｔ＝ ２则Ｌ ＝ 目标 为 ２ （ ） 静 止 的 。 ． 等 于 ｔ， ： ３ 若ｔ 不 ，则 其 中， ， 阵元 ｌ２ 收信号 的时 间 ｒ． 为 、接 Ｌ＝ ｔ ．ｃ． （） ６