声呐技术浅述全解共26页
大洋深处的“火眼金睛”—声呐
大洋深处的“火眼金睛”—声呐国防教育声呐，是一种利用声波在水中的传播和反射来进行导航和测距的技术或设备。
军舰、潜艇、反潜飞机上安装声呐后，就可以确定敌方舰艇、鱼雷和水雷的方位。
声呐分主动式和被动式两种类型，至今已有100年历史。
众所周知，在第一次世界大战时，德国的U-9型潜艇就像海底幽灵一般，让英国舰船惊心不已。
在最高记录时，1艘U-9型潜艇仅用半小时就击沉了3艘英国巡洋舰，使得英军损失了1200多名水兵。
对付潜艇，已成为英国海军的当务之急。
要制服潜艇这种神不知鬼不觉的家伙并不容易，首先要解决侦察的问题，也就是能够发现潜艇。
对付水下“恶狼”. All Rights Reserved.郎之万和希洛斯基两位科学家接受了这个任务，经翻阅相关资料发现，其实早在1906年，英国海军的一位科研人员刘易斯˙尼克森，就发明了一种具有现代意义的声呐仪用来侦测冰山，但没有得到广泛应用。
1912年的时候，由于“泰坦尼克号”沉没，为了尽快把船打捞上岸，科学家理查森也曾建议使用超声波来探测水下物体，然而，这种想法也没有付诸实施。
为什么不能在水中使用电磁波探测？由于电磁波在水中衰减的速率非常高，无法作为侦测的讯号来知识小链接. All Rights Reserved.从居里夫妇那里得到的启发郎之万和希洛斯基开始顺着“超声波探测”这个思路开始攻关。
一天，郎之万在一本资料里看到了居里夫妇发现的压电效应——石英在受到压缩时会产生一股很小的电流。
反过来，如果向石英施加一个电流，石英就会有轻微的膨胀。
看到这段内容，郎之万豁然开朗：石英和其他压电物质既然能做声音的发射器，应该也能做声音的接收器啊！于是，郎之万开始着手进行用石英板做接收器的研究工作，为了更快地推进这项研究，他特意邀请了石英研究的专家、正为帕克斯顿港皇家海军工作的波意尔教授参与此次工作。
. All Rights Reserved.声呐都有哪些用途？声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，既可以用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪，又可以用来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。
声呐设备技术规格书
声呐设备技术规格书
一、简述用途（项目建设或仪器设备使用的总体描述）
声呐设备可用于三维现场勘察、三维结构检查、钻塔分解、桥梁检查、水下计量、易操作、一键扫描、3D影像无需位置信息、便于与激光扫描仪集成、紧凑型设计、节省空间。
二、设备清单
三、拟定的技术要求及技术方案
声呐可用于低可见度／零可见度环境探头单元允许全功能声纳在小型船舶显示器彩色式样显示回波全方位扫描设备。
全景成像声纳可生成水下地形、结构和目标的高分辨率图像。
只需触动按钮，三维扫描声纳就会生成水下景象的三维点云。
声呐采用紧凑型低重量设计，便于在三脚架或ROV上进行安装。
扫描声纳头和集成的云台可以生成扇区扫描和球面扫描数据。
在水下甚至在低照度或者零可见度的水下环境，可以获得陆地三维激光扫描一样的图像，这种图像可以与传统的激光扫描图像无缝拼接。
声纳技术的应用与发展
使用 。潜艇 的 自噪声 无法发射到空 中所 以直升机 声纳大都是
声纳技术研究 内容广泛涉 及科 目较多 ．是－ －Ｉ ｑ 综合性很 主被动 吊放声纳 。 目前 ， 土耳其 、 意大利和希 腊海 军已经订购
第 １ ８卷 ・ 第 ４期
２ ０ １ ５年 ７月
宿 州 教 育 学 院 学 报
ｄ ｏｕ ｒ ｎ ａ１ Ｏｆ Ｓｕ ｚ ｈ ｏｕ Ｅ ｄｕ ｃａ ｔ １ ｏｎ Ｉ ｎｓ ｔ１ ｔ ｕ ｔｅ
Ｖ ｏ１ ． １ ８， Ｎｏ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
声纳技术的应用与发展
为后人 对声纳技术的探究 实验奠定 了理论基础 。 【 关键词】 声纳 声纳技术 舰艇 军事应 用
【 中图分类号１ Ｔ Ｎ ９ ２ ９ ． ３ 【 文献标识码】 Ａ 【 文章编号］ １ ０ ０ ９ — ８ ５ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ７ ７ — ０ ２
声纳技术是指利 用声 纳装 备的探测效能 而开发和应用 的 技术 。在水 下预警 、 水下 防卫 、 海洋资源开发港 口检测等很多
（ 一） 水 面舰艇舰 壳声纳和拖曳基 阵声纳
被 动声纳广 泛应用 于反潜 作战 中 柳志 忠在 舰艇声纳技
方 面都有广 阔的应用 ．另外当前最有效 的技术是声 纳成像技 术发展概述 中也讲 到夺 取作战海区制海权 的一个 必须条件是 术 声纳技术 的应用 开始于 １ ９ ０ ８年 的德 国 ． 第一 次将其应用 采取有 效实施反潜战而 ．现代水面舰艇一般装 备多种反潜武 于对潜艇 和冰山的地理定位上 ．此后声纳技术不 断的前进与 器 和探 测声 纳 ． 尤其是装备 的拖 曳线列 阵声纳 ． 具 有 良好 的探
舰艇声纳技术的现状与发展
舰艇声纳技术的现状与发展声纳是利用在海洋中传播的声波来探测目标并对目标进行定位、识别和跟踪的。
声纳技术是指各国海军为提高声纳的探测效能而开发和应用的技术。
一、20世纪声纳装备发展概述人类社会两次残酷的世界大战都发生在20世纪。
一战期间为了对付德国人的潜艇攻击，各国海军考虑了许多方法探测水下潜艇。
其中包括热、磁、电磁以及声的方法，只有声探测方法有效。
从此，声信息进入了海战场最雏形的信息战。
最早出现的声纳是达?芬奇管式的被动舰壳声纳和拖曳声纳，具有对目标的估距能力。
为了适应武器设计高精度定位的需要，一战末期开发了主动回声测距声纳（战后投入使用），所用的电声换能器是朗之万式压电晶体换能器。
声纳装备至今已有八十年以上的发展史。
一战之后，各国加紧了声纳的研究进程。
其中美、英等国重点发展主动声纳，德国则主要发展被动声纳。
在此期间，对声纳设计有重要关系的传播介质的认识（主要是声速梯度）及假设检验与估计理论的应用提到了各国海军的议事日程之上。
二战和战后冷战时期的迫切需求进一步促进了声纳装备的发展。
美国人把水声与雷达、原子弹并列为三大发展计划。
水声传播、噪音、混响、反射的理论和实验研究工作广泛展开，特别是在用计算机解声传播方程方面的研究成果解决了声纳系统设计的水声建模难题。
包括主动辐射器和被动水听器在内的水下电声换能器技术取得长足的进步，大大促进了声纳装备的发展。
在声纳开发的起步阶段先后研制成功了电晶体材料和磁致伸缩（利用电磁效应）材料的换能器，后来又开发了压电陶瓷材料的换能器，至今仍广泛使用。
近年来又涌现出各种新材料和新概念，如新磁致伸缩材料（稀土－铁磁致伸缩等）、复合材料、压电聚合物、光纤水听器等。
60年代末到70年代初诞生了全数字声纳处理系统。
核潜艇的出现及其发射远程弹道导弹的能力，使得短距离主动声纳已不能满足探测潜艇的要求，各国海军转而发展被动声纳以保证远距离探测与识别水下目标。
低频和大孔径成为这一时期研制远距离探测声纳的发展方向。
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用摘要：侧扫声呐是利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，目前广泛应用于海洋地形调查以及探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标等。
侧扫声呐具有高分辨率、高效率、低成本等优点，可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
本文旨在介绍侧扫声呐的检测原理、国内外现状、在海洋测绘中的应用以及发展趋势，为后续进行海洋侧扫声呐探测技术的研究打下基础。
关键词：侧扫声呐技术，海洋测绘，海底地形地貌探测1侧扫声呐检测原理侧扫声呐技术利用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底信息，它能直观地提供海底地形地貌的声成像。
其工作原理主要包括以下几个过程：（1）声波的发射：侧扫声呐由拖鱼和船载仪器组成，拖鱼内装有发射换能器和接收换能器阵列，通过电缆与船载仪器相连。
发射换能器向左右两侧发射扇型波束，覆盖一定范围的水体和海底。
（2）声波的接收：接收换能器阵列按一定时间间隔接收水体和海底反射回来的声波信号，并将其转换为电信号传输到船载仪器。
（3）声波的处理：船载仪器对接收到的电信号进行放大、滤波、增益补偿、信噪比提高等处理，以提高信号的质量和可识别性。
（4）声波的显示：船载仪器将处理后的信号按照一定的灰度或颜色编码显示在屏幕上，形成侧扫声呐图像。
声呐图像上的每一行代表一次发射和接收的结果，每一列代表一定距离范围内的回波强度，从而反映海底地形地貌的变化。
2侧扫声呐在海洋测绘中的应用侧扫声呐由于成像分辨率高、对目标区域海底实现全覆盖扫侧，据此对海底地形地貌等进行定性分析，被广泛应用于目标探测，沉船及失事飞机等海底残骸的搜索，海底表层沉积物属性的确定以及海底地震、火山、地层的监测、水下实体结构查勘等。
下面具体介绍一下侧扫声呐在海洋测绘中的应用。
2.1海底地形地貌测量侧扫声呐可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
通过对声呐图像的解译和分析，可以识别出海底的不同类型和形态，如沙纹、基岩、岩石、锚沟等。
侧扫声呐-69页精品文档
强反射 弱反射 正常反射 反射阴影
22
2、形成原因 2019/9/21
物质组成的影响 地形影响
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•物质组成的影响
海面
海水
声呐拖体
海底
沉积物
Ar RAi
R 2V 2 1V 1 2V 2 1V 1
发射的声波在到达海底前，穿过的 是水体。若水体均匀，无声阻抗界 面，则无反射波。
垂 直 波 束 角
覆盖宽度太小，探测效率低
具有较高的工作频率 （几十KHz——几千KHz）
水体相对均匀，对波的吸收也较少 频率高的波探测分辨率较高
防止泥面下地层回波的干扰
三、侧扫声呐图谱内容
直达波 海面线 海底线 海底反射
海面上物体 水体中物体 甚至近海底地层中的物体
21
四、图谱的识别 2019/9/21
测线方向
测线组数量
设计的依据：工作目的、海底情况、调查区形态等 设计的原则：准确、高效、易操作性等
测线间距
平行测线间的距离
设计原则：满足规程或实现目标要求，高效。
设计依据：规程或实现目标要求，设备情况、水深情况、水体混浊度等。
•拖曳方式的选择
调查船固 定安装
适应的环境 浅水
优点 安全
侧拖
浅水
安全
尾拖
难度较大
•探测规范
地质调查 物体寻找
下达的技术要求 国家规范 行业规程
特殊现象探查
没有规范
•测线布设
测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需
要的航行探测路径。
计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划
的探测设备应航行的探测路径。
第一讲进入21世纪的声纳技术
Sonar Technology of 21 st Cen tury
L I Q i2Hu
( Institute of A coustics, Chinese A cadem y of S ciences, B eijing 100080, China )
Abstract The requirements of ocean development and anti2submarine warfare is the main motivation of sonar technology study. The theoretical development and achievements in the area of underwater acoustic physics and underwater acoustic engineering make sonar system more and more comp lete. The opportunities and the challenges facing sonar technology in 21 st century is described in this article. The hot top ics of underwater acoustic signal p rocessing and the innovation p roblem s in sonar system design are also discussed. Keywords 21 st century, sonar technology, sonar signal p rocessing
声纳培训教材
二战时美国潜艇用JP型听测设备
中船重工七五０试验场
回声测距、听测和水下通讯兼具的QGB型声纳
中船重工七五０试验场
一种典型的潜艇声纳
中船重工七五０试验场
国产PS-I型海底地貌仪
中船重工七五０试验场
国产761型水平多波束鱼探机
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题
1.被动测距 被动测距声纳是从20世纪70年代初开始研制的. 从理论上讲,只要声纳基阵的孔径足够大, 用三点阵测距是没有问题的. 关键是把三个基阵的声中心的相对延时精确测量出来.可以 证明,被动测距的相对误差等于测延时的相对误差,即 ΔR/R =Δτ/τ 根据这一公式我们就会明白被动测距声纳所面临的问题. 举例来说,孔径为40m的基阵要测 量相距为20km的目标,延时量大约为13μs. 如果要求相对误差为10%,则延时估计误差不 能大于1. 3μs. 在海洋环境中要做到这一点非常困难. Urick, 张仁和等曾报道,海水中 声传播起伏值就在10μs这样的量级,这就使得被动测距问题变得十分困难,因为要在接收 到的大量数据中,剔除由不稳定性引起的‚野值‛(wild value) ,然后再进行平均. 对延 时测量精度的过高要求,还使得基阵的准确安装变得困难起来. 目前还没有找到突破传统 几何原理进行被动目标测距的有效方法.
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题
2.合成孔径技术 合成孔径声纳的研制近十年来受到很大的重视. 已经报道有相当高性能的样机问世. 合成 孔径作为一种技术在雷达上成功应用已近40年了,但在声纳上迟迟未获得实质性的进展. 主要是由于声传播的海洋介质比无线电传播的大气介质复杂得多,另外声纳平台运动速度 与声传播速度之比约为1∶750,而雷达平台运动速度和无线电波传播速度之比是1∶106 , 所以合成孔径声纳的运动补偿、成像远比合成孔径雷达复杂. 合成孔径声纳( SAS)的初步研究结果是令人振奋的,它大约可以在400m的距离上达到10cm 的分辨率. 这在以前的旁测声纳中是无法达到的.美国DTI (Dynamic Technology Inc. ) 研制的样机在华盛顿(Washington)湖作试验时,甚至得到了一架早先沉没湖底的飞机残骸 的‚声像‛。合成孔径技术还用于高分辨率的波束成形,这在安静型潜艇辐射噪声的测量 中可以获得应用,利用这种技术可以把潜艇作为一个体积元,确定对辐射噪声最有贡献的 分量的部位.
声呐技术浅析剖析PPT学习教案
声呐结构组成与分类
声纳的分类
可按其工作方式，装备对象，战 术用途、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纳。
例如：按工作方式可分为主动声纳 和被动声纳；
按装备对象可分为水面舰艇声纳、 潜艇声纳、航空声纳、便携式声纳 和海岸声纳等。
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声呐结构组成与分类
声呐技术浅析剖析
会计学
1
目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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引言
上个世纪，人类在世界范围内进行的探索活动，以陆地 和太空居多，海洋所占的比重较小。然而，进入二十一世 纪，占据地球表面百分之七十一的海洋被视为最有潜力的 巨大宝库，于是，围绕海洋，人类开展了大量的探索活动
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
声纳技术至今已有100年历史，它 是1906年由英国海军的刘易 斯·尼克森所发明。这种技术， 到第一次世界大战时被应用到战 场上，用来侦测潜藏在水底的潜 水艇。
。谈到海洋探索，与之紧密相连的技术便是声呐技术
。
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
什么是声呐？
声纳就是利用水中声波对水下目标进行
声纳技术PPT学习教案
➢ 声纳系统的主要战术指标：
作用距离 能够搜索和探测的方位角和高低角范围 盲区 分辨力 定位精度 搜索速度 环境条件
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➢ 声纳系统的技术指标
声源级（主动声纳） 接收机的检测阈（最小可检测信噪比） 信号参数 接收机指标 换能器的指标
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战术指标—作用距离
AUV
基阵
接收机 控制单元 显控台
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被动声纳
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主动声纳与被动声纳的差别
➢ 发声与不发声 ➢ 作用距离与工作频率 ➢ 隐蔽性的问题 ➢ 干扰的问题：噪声与混响
回音站、测深仪、通信仪、探雷器等等均可归入主动声 呐类，而噪音站、侦察仪等则归人被动声呐类；
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声纳技术
分类原则
序号
分类原则
一
工作原理
二 装置体系分类
三 其他分类方式
具体分类 主动声纳 被动声纳 岸基声纳 水面舰用的声纳 潜艇用的声纳 航空兵用的声纳（机载声纳和声纳浮标） 战斗任务（通信声纳、图像声纳……） 技术特征（如发射波形……）
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声纳系统的战技指标
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战术和技术指标的定义
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主动： SL 2TL TS (NL DI) DT SL 2TL TS RL DT
被动： SLTL TS (NL DI) DT
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声纳方程
➢ 优质因数-FOM ➢ SL-（NL-DI+DT） ➢ 对于被动声纳，该量规定了最大允许传播
损失； ➢ 对主动声纳，当TS=0时，该量给定了最大
第20页/共36页
声纳方程的作用？
✓ 什么是声纳方程？ ✓ 该方程是将介质、目标和设备的作用联结 在—的关系式
声纳PPT
换能器
声 信 号
声呐回波
显示系统
目标物
声波在水中传播的优 点
？？？
在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件 的只有声波。 2.光在水中的穿透能力很有限，然而，声波在水 中传播的衰减就小得多，低频的声波还可以穿 透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。 在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声 波更有效的手段。 1.
声纳的分类
可按其工作方式，装备对象，战术用途、 基阵携带方式和技术特点等分类方法分成 为各种不同的声纳。
例如：按工作方式可分ຫໍສະໝຸດ 主动声纳和被动 声纳； 按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声 纳、航空声纳、便携式声纳和海岸声纳等。
声呐的分类
主动声纳：是指声纳主动发射声波“照射”
目标，而后接收水中目标反射的回波以测定 目标的参数。
历史
声纳技术至今已有100年历史，它 是1906年由英国海军的刘易斯·尼 克森所发明。这种技术，到第一次 世界大战时被应用到战场上，用来 侦测潜藏在水底的潜水艇。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作 原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
声纳工作原理
发射器
电 信 号
接收机
“声纳” 的 流程图
定义 以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
什么是声纳及其发展史
声纳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
全方位布下天罗地 网，各种声呐非得找出 潜艇不可
毫无防备的日本军舰发动进攻呢？ 原因很简单，美国海军已经使用上了秘密武
器——声呐。 真正能够应用于实战的声呐，正是诞生于二战期间。史 无前例的残酷战争和飞速发展的战争技术，令声呐技术出现 了爆炸式的发展。 二战结束后，冷战又开始了。整个冷战期间，各国都加速研 究声呐技术，美国甚至将声呐技术列为与核武器同等重要的国家 战略发展计划。声呐与军舰，尤其是潜艇之间，永远是“魔高一 尺道高一丈”的关系，探测与反探测的竞争永远不会停止。
用于战争，而是作为探测冰山的一种技术进行应用。
生不逢时
没有多久，随着第一次世界大战的 爆发和潜艇战的广泛开展，声呐很快就 在反潜战中大显身手。1915年，第一种
声呐
居里先生的贡献
著变射器名成，，女电1声实8科波波8现0学显遇了年家示到电，居出物、英里来体声国夫。后信科人哦，号学的，又的家丈对反转彼夫了射换埃。，回，尔顺来可·道，将居一换电里说能波先，器变生这接成成位收声居功到波里地声，先波制并生，造向，并海出就把里换是它发能
皮埃尔·居里居然是声 呐的发明者之一！
声呐不仅可以用于战争，在海 洋科考方面也是一把好手
声呐其实也可以看作
是仿生学的结晶，在自然
界，很多动物都拥有声呐
功能，比如大海中的鲸
34
类，还有更著名的蝙蝠
泰坦ห้องสมุดไป่ตู้克号的贡献
发发山挥。沉作1试没9用想事1 2，，件年悲如，举惨果也世的泰敦震沉坦促惊船尼着事的克科件泰号学也坦上家许尼装加就克有紧能号声声够巨呐呐避并轮技免且误术了能的。撞够研冰
用于探测潜艇的声呐装置问世，当时，这种设备还不 叫声呐，而是起了一个冗长难记的名字——探测潜艇 的回波位置。这个名字实在是……哎，不提也罢。况 且，这种设备投放战场的时间有点晚，一战中如火如 荼的潜艇战已经过去，因此这种最早的军用声呐不仅 没有获得什么立功的机会，连实战检验性能的机会也 不多。
声呐
海军理论课程一——声呐声呐是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：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。
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，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
到目前为止，声波还是唯一能在深海作远距离传输的能量形式。
于是探测水下目标的技术——声呐技术便应运而生。
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，用来侦测潜藏在水底的潜水艇。
目前，声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，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。
和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。
工作的原理声波是观察和测量的重要手段。
有趣的是，英文“sound”一词作为名词是“声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。
在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。
这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。
“声呐”的概念及技术发展
“声呐”的概念及技术发展作者：张洁来源：《中国科技术语》2014年第07期摘要：声呐是水下目标观察和探测的重要手段，在对马航客机MH370的水下搜寻中，声呐起到了至关重要的作用。
文章将系统地介绍声呐技术的发展历程和发展趋势，希望对业内人士有所帮助。
关键词：声呐，发展趋势中图分类号：N04；O42 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0129-03The Concept and Technology Development of SonarZHANG JieAbstract：Sonar technology is an important manner to observe and detect the underwater objectives， which played a critical role in searching for the lost flight MH370. In this paper， the research progress in sonar technology area is introduced， hopeing to be helpful for the people in the field.Keywords：sonar，development trend收稿日期：2014-06-01作者简介：张洁（1986—），女，河南许昌人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心实审审查员，主审领域为声学与振动测量，通信方式：zhangjie_4@。
引言声呐是利用声波对水下目标进行探测和定位识别或在水中进行通讯的技术总称。
最早是由英国海军刘易斯·尼克松于1906年发明的，主要用来侦测冰山，由于该项目划归反潜艇侦查调查委员会（antisubmarine detection investigation committee，简称ASDIC）管辖，因此英国人也将这种设备称为ASDIC。
声呐(纳)技术 ：第七章 声纳信号的发送
三、水声发射机的特点
2．声呐发射机的负载是水声换能器，它担负着将电信号转换成声信号，并辐射到水介质中去的任务。
三、声纳发射机的主要技术指标
三、声纳发射机的主要技术指标
三、声纳发射机的主要技术指标
三、声纳发射机的主要技术指标
三、声纳发射机的主要技术指标
四、发射波形的产生
四、发射波形的产生
五、收发转换开关
六、相控发射原理
目的：解决声纳作用距离与搜索时间对发射波束宽度的要求的矛盾。
第七章 声纳信号的发送
一、发射机的任务
任务：产生一定形式的大功率信号（连续波或是脉冲波）
主动声呐是由声呐站本身向水介质中发射特定形式的声波能量（特定形式的声能是指具有特定的频率、特定的调制方式及脉冲长度等的声波信号） ，利用回波信号来探测和识别目标，并测定目标的位置和运动参数的。声呐发射机在主动声呐中起着产生具有这种特定形式的大功率电信号的作用，然后一般要经过匹配网络提高发射机输出效率，再经过换能器将电信号能量转换成声信号能量辐射到水介质中去。所以，声呐发射机是主动声呐不可缺少的主要组成部分之一。
三、水声发射机的特点
就工作原理而言，声呐发射机与无线电发射机并无多大的差别，只是由于它们所应用的能量传播介质不同，导致它们的工作负载不同，工作频率不同，所以在设计时所考虑的问题侧重点有所差异。
三、水声发射机的特点
1．为了便于记录被测目标回波信号，声呐发射机多数工作在脉冲信号工作状态下。
C3d侧扫声纳综述
C3d侧扫声纳综述一：C3d侧扫声纳的简介•它是能成功地制作了一种融合高清晰度侧扫声呐图像和高精度测深数据而生成精确的海床地形、地貌的声呐系统(简称侧扫声呐C3D成像系统)。
该系统集侧扫声呐和多波束测深系统优点于一体，既可得到高清晰的图像数据、又可取得高精度的测深数据，而且测量幅度宽探测效率高。
干涉声呐一般使用二个水听器，随着测量范围的增大，相位差测角的精度降低，导致测深精度降低。
虽增大水听器间隔可改善远程测深精度。
但是，当水听器间隔超过波长的一半时，会出现相位多值性问题。
此外，干涉声呐不能求出同时来自多个目标的回波方向，如图所示的海底和垂直壁面的回波方向。
侧扫声呐C3D成像系统，与干涉声呐不同，使用６单元水听器阵列，利用CAATI专利技术，从６个接受信号的相位和振幅计算出多个（最多5个）同时到来的回波方向。
该系统在这方面个好地解决相关问题二：侧扫声纳工作的原理1、侧扫声纳是水下搜索、水下考察等一项重要的有力的工具，它能不受水体可见度的影响而快速覆盖大面积水域“看”到水下情况。
每边旁扫通过向水底发射声纳，反射后被拖鱼接收形成声纳影象来发现水下物体。
接收到的信号通过拖缆传到甲板上的显示单元。
[2]2、显示单元显示的是高分辨率的海底或湖底或河底或位于底部其他物体的声纳影像。
声纳的声波是通过安装在两边的拖鱼发射并接收的。
换能器的分辨率决定于发射声波的频率。
3、旁扫是以较低的频率来得到较大的扫描范围，但是精度要低。
高频系统可以得到较高的精度，但是扫描范围较小。
双频旁扫同时拥有高频和低频换能器，这样可以得到较大范围同时分辨率较高的图像。
4，侧扫声纳左右各安装一条换能器线阵,首先发射一短促的声脉冲,声波按球面波方式向外传播,碰到海底或水中物体会产生散射,其中的反向散射波(也叫回波)会按原传播路线返回换能器被换能器接收,经换能器转换成一系列电脉冲.三：C3D侧扫声纳的应用1：海洋测绘中C3D侧扫声纳可以显示微地貌形态和分布,可以得到连续的有一定宽度的二维海底声图,而且还可能做到全覆盖不漏测,这是测深仪和条带测深仪所不能替代的,所以港口、重要航道、重要海区,都要经过侧扫声纳测量情况. 这是其他探测设备不可替代的2：海洋地质调查C3D侧扫声纳的海底声图可以显示出地质形态构造和底质的大概分类,可以显示出洋脊和海底火山,是研究地球大地构造和板块运动的有力手段3：海洋工程勘探利用C3D侧扫声纳可以分析地貌、海底构造,底质,可以分析海床迁移和稳定性. 所以也广泛应用于海洋工程勘探,如海底电缆、海底输油管线的路由器调查等4：寻找水下沉船沉物和探测水雷C3D侧扫声纳分辨力高,可以发现水雷等小目标,可以发现沉船,并能显示沉船的坐卧海底姿态和破损5：C3D用途大概可总结：•C3D侧扫声纳还广泛应用于其他方面,如渔业研究、水下考古等水道通航研究•水道测量与海底地貌制图•工程与科学研究•水下目标物探测•电缆、光缆及海底管线探查•过江及跨海大桥水下建筑物安全探测•海底矿产分布状况探测•渔群生物量估计四：声图成像特征声图依据扫描线像素的灰度变化显示目标轮廓和结构以及地貌起伏形态. 目标成像灰度有两种基本变化特征:(1)隆起形态的灰度特征. 海底隆起形态在扫描线上的灰度特征是前黑后白,亦即黑色反映目标实体形态,白色为阴影.(2)凹陷形态的灰度特征. 海底凹洼形态在扫描线上的灰度特征是前白后黑,亦即白色是凹洼前壁无反射回声波信号,黑色是凹洼后壁迎声波面反射回波声信号加强.海底表面起伏形态和目标起伏形态,在声图上反映灰度变化,就是以上两种基本特征的组合排列变化(见图8).五：C3D系统的优势1.用户可根据需要进行选择舷侧固定、拖鱼及AUV等多种安装方式，通过ADSL高速通信连接器和光缆通讯，可对3000―6000m海底地形进行探测。
声呐(纳)技术 ：声纳方程
三
16
（五）混ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级
1）体积混响： TSr SS,V 10lg A,V
混响的体积可近似为（ R 4R 时）
V cT Rh Rv cT R2hv
2
22 2 4
三
17
（五）混响级
例，声纳水平与垂直等效波束宽度是12度（0.2
弧度），发射宽度为1ms的脉冲，则在1000米
的距离上，散射强度为 目标强度是多少？
三
9
（四）目标强度 典型目标的强度
三
10
（四）目标强度 典型潜艇目标的吨位及尺寸
三
11
（四）目标强度
三
12
（四）目标强度 典型潜艇目标的强度
三
13
（四）目标强度 典型目标的强度
三
14
（四）目标强度 俄罗斯台风级弹道核潜艇
三
15
（五）混响级 分类： 体积混响 海底混响 海面混响
混响级：
RL SL 2TL TSr
三
24
被动声纳方程
优质因数：
FOM SL NL DI DT
FOM SL TS NL DI DT
对于主动声呐，当目标强度为0 dB时，这是声呐 系统检测到目标时所允许的最大双程传播损失；而 对于被动声呐，它是允许的最大单程传播损失。
三
25
声纳作用距离预报
例，给定—主动声纳具有声源级SL=120分贝 ，DI=18分贝，通过处理给出DT=3分贝，当 NL=-10分贝时，对于目标强度TS=15分贝求 检测距离r。
三
3
声纳方程中的参数？
➢ 由设备决定的参数：发射器声源级,自噪
声级,接收指向性指数,检测阈