第一章声在海洋中的应用
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➢ 在浩瀚的宇宙空间可以传播很远很远的光波，在海水中却传 播不了多远 。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。
➢ 电磁波在海水中也衰减太快，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。
➢ 声波在海水中的传播衰减要比电磁波小1000倍以上。在深海 声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信 号。低频的声波还可以穿透海底几千米的地层。
声音在水中比它在空 气中的传播速度几乎快 五倍！
• 空气中 – 电磁波： 3108 米/秒
– 声波： 340 米/秒
• 水中
– 声波： 1500 米/秒
• 典型地
– 作用距离： 1m — 20000km
– 工作频段： 1Hz — 1MHz
– 对应波长：1.5km — 1.5mm
海水对声音是“透明”的
• 结构/水密度和声速差异不大，该复杂的结构波 与水中声场强耦合。如：舰船壳体散射的声与入 射信号在幅度，而且在时域特性上都不同。
相关学科：结构力学、声学
• 水动力声学（Hydroacoustics）
水动力噪声（Hydrodynamic Noise）
– 由任何不稳定流场产生
• 船只的螺旋桨 • 运动物体的湍流边界层 • 腔体上流产生的涡旋
• 传播中关心前向散射（第六章） • 主动声呐中关心反向散射（混响）（第八章）
• 目标强度（第五章）
– 人造结构
– 鱼和鱼群
• 噪声（第七章）
– 环境噪声
• 海表面波、行船、海洋湍流、地震等引起 • 对主、被动声呐都必须考虑
– 辐射噪声
• 舰船、潜艇、鱼雷是很好的水下声源 • 是被动声呐的目标信号
第一章 声在海洋中的应用
• 海洋中为什么使用声? • 水海洋中的声 • 水声学的子领域 • 水声学的主要研究课题 • 本书的内容安排
为什么使用声？
• 混浊和含盐的海水对光波和电磁波有很高Fra Baidu bibliotek吸收 • 声波可以在水中长距离地传播
水中声传播速度的测定
1826 年 ， 斯 特 姆 敲 响 了 浸在水中的钟，他的同伴克 拉顿则用秒表记下了声音传 过日内瓦湖所用的时间长。 他们第一个测出了声音在水 中传播速度为1435米/秒。这 一测量值与现在公认的速度 只差3米。
➢ 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。
海洋中声传播的通道—水声信道
➢ 许多因素都会影响到声波在水下会传播多远，持续多长时 间。其中之一，海水颗粒会反射，分散和吸收某种频率的 声音。波长较长的低频声波由于可以穿过小颗粒，一般不 会因吸收或散射而减少，因而传播较远。
➢ 1943年，研究人员在巴哈马群岛引爆了有一磅炸药的水 下爆炸物，然后发现3000千米（2000海里）以外的西非 海岸的接收器很容易就探测到了爆炸声。在分析这一实验 的结果时，他们发现了一种声音通道，称之为深海声道。
习题一
1. 找出一个公式，计算有效束宽 在水平
海底上产生的深度回波的相对拖尾长度。
设海深为 ，它d 对应于最早的海底回波。
拖尾长度对应于角度 内最晚 的海底回
波时间。若
，求60相 对拖尾长度
（相对于海深）。
2. 如果海底平面倾斜一个 角，假设 / 2 ，
并注意到最早的回波并不对应于测深仪正下
• 声系统的设计、研制、内在规律， • 相关海洋特性的影响
– 目的：
• 探测敌方潜艇 • 为水下航行器导航 • 搜寻鱼群
– 基础知识与声海洋学相近：
• 都研究传播、散射等 • 本课程中不区分对待
– 涉及多个学科
• 与声海洋学的交叉学科 • 与声学及工程科学的交叉：信号处理
仪器设备 系统设计与优化
– 更恰当的名称： 声呐工程
• 声是研究海洋细节过程，探测、跟踪海 洋中目标的一种有效工具
• 声呐高分辨能力及应用远没有达到极限 • 仍有许多重要研究课题（挑战、应用）
水声学的子领域
• 海洋声测量学（声海洋学）
– 海洋中声的早期应用之一：测深（1925年至今） – 测量更多的特性：深度、浪高、水温、流等 – 特点（有别于其它类型传感器测量）：
• 信号处理设计、实现、显示不同
– 共同之处：
• 基阵构造 • 信号调理
• 海洋结构声学
– 研究内容
• 漂浮或悬浮结构的弹性波，及其与水中声波的相 互作用
– 困难及重要性
• 实际感兴趣的结构通常都相当大，并且几何结构 复杂，所以会含有各种弹性波类型在结构不连续 处相互作用，产生出非常复杂的总的弹性波场
• 统计方法
– 将多径中的时延（相移）看作随机的（非相 干）
– 使用简单 – 与许多实际测量结果相符 – 直到1975年更受欢迎
• 回归到确定性方法（1975年-今）
– 声呐具备了高分辨能力 – 大型基阵及最佳阵处理方法可控制对海洋的
探测角域 – 大的带宽可对信号进行短时窗相干处理 – 可将海洋的传播路径区分开
水声信道
声波向速度最小的区域转向或折射，因而温度、压力 的变化会使得声波在海水中传播时由于上、下来回折射， 即不碰海面也不碰海底，形成一个天然的声通道——水声 信道。
在这条通 道里，声音以 最小的损失， 可以传播很长 的距离。这使 水下声音找到 了许多应用场 所！
水下声音的传播很复杂
在温暖的海洋上层中，声音向海洋表面折射，而当声波向更深 处更冷的海水中传播时，它们速度则变慢，并向下折射，由此产生 出潜水艇可以隐藏起来的声音盲区。
声纳的应用——探测海底物体
侧扫声纳探测海底沉船
声纳的应用—水下考古
多波束声纳系统
杭州千岛湖水下古城全貌
声纳的应用—检查堤坝
人们还可通过侧扫声纳系统对湖堤的水下部分 进行定期检查，以防止堤坝滑坡。
声纳的应用—探测鱼群
声纳的应用—区分鱼类
千姿百态的海洋
海洋——地球上最神秘的地方，辽阔深邃，美 丽富饶。在这片蓝色的世界里，无数的奥秘等待人 类科技的智慧去探索、发现。 海洋占地球表面总面 积的70%多，但是直到现在，我们对海底世界的了 解还比不上对月球表面的了解多。正如宇航学家凭 借着光，通过望远镜来探 索太空一样，海洋学家和 水声学家们正在用声音， 通过声纳来探索海洋内部 的秘密。
• 远距离（如测深） • 纲领性（如涡旋断层成像） • 快速（如海冰断裂过程）
– 对大面积监测、长时间采样、快速诊断有越来 越重要的意义
(Ocean Acoustical Metrology —Acoustical Oceanography)
• 海洋声学（Ocean Acoustics）
– 声系统受海洋特性的影响 – 研究内容：
* 回声定位仪也 称作声呐特别 是主动声呐）
* 回声定位仪广 泛地应用于军 事、商用中
应用举例（5）— Side Scan Sonar 侧(旁)扫声呐
• 当具有足够高的分辨率时，回声定位仪可 以用于成像。
• 目前由最好的系统（如侧扫声呐）提供的 图像都是相当粗糙的。
• 很多时候仍靠潜水员或载人潜器来直接识 别物体，或用光学探针以提供视觉线索。
– 当前面临的挑战：
• 与改善声呐分辨率有关的更详尽的海洋知识
– 如粗糙海底的散射可能是非平稳过程
• 2D环境假设不成立时更有效的预测/解释工具
– 如在大陆架条件下的声场建模
– 声海洋学和海洋声学中使用的系统：
• 被动声呐 • 主动声呐
– 两者基本理论相近、但有区别
• 如主动声呐中的混响
– 两者的主要区别：
方的深度。计算 5 时的相对拖尾长度。
3. 对第2题，若 / 2 ，证明相对拖尾长度
布放）通常需要更细节的信息，诸如海底的倾斜度 或起伏（粗糙度）。
• 高分辨深度仪
– 有非常窄的波束宽度，小的可以达3o； – 3o对于深海仍对应于相当大的区域； – 对于大陆架，则可以得到相当的海底细节。
应用举例（2）— Speedometers 速度计
• 通过测量海底回波中声频率的变化，可以 推知船只相对于海底的速度。
SAR与SAS
（Synthetic Aperture Radar / Synthetic Aperture Sonar）
• 概念上一致，实现完全不同 • SAR：
• 成像效果、目标姿态判定 • 瞬时的空间图像
• SAS：
• 停留在如何消除工作平台的不稳定性上。 • 反映事件的渐进过程
海洋中的声
• 声呐时代初期（1910-1940）
向下发射一个短脉冲； 声脉冲由海底反射； 在接收点测量往返时间， 并显示成水的深度
• 机理上很简单 • 标志着一个时代的开始
高分辨（回声）测深仪
• 标准测深仪
– 其波束形成宽度大约为60o， – 记录的深度实际上是海底上一个相当大的区域内的
最小或平均深度， – 对海面导航是合适的，但有些应用（如深海平台的
– 自噪声
• 测量水听器所安装船只产生的噪声 • 不希望有的噪声
• 发射指向性（第四章）
– 大的基阵更好地聚集能量 – 基阵的使用优化了声呐能量辐射
• 接收指向性（第四章）
– 由基本接收器构成基阵得到 – 基阵尺度比波长大（越大指向性越好） – 用低的旁瓣减弱环境噪声，从而改善性能
• 换能器
– 实现水下声压与电压之间的转换
– 不稳定性很强时，可以在很远的距离上探测到 – 即使相对较弱，也对附近的声呐系统有影响 – 相关学科：
• 流体力学、声学、海洋结构声学
水声学
• 近代声学的一个重要分支 • 主要研究携带有某种信息的声波在水中
的产生、传播和接收 • 包含水声物理和水声工程两个部分。
• 水声物理
– 从水声场的物理特性出发，主要研究海水介质及其 边界的声学特性，声波在海水介质中传播时所遵循 的规律，以及对水声设备的影响。
• 声速度仪不象深度仪那样常见，但也逐渐 被引入到商用之中。
• 通过利用一个时间基准和声速度仪上的一 个积分(累积)器，可以得知船行的时间。
• 目前并不普及。
应用举例（3）— Sub-bottom Profiling 断层扫描仪
利用更大的功率和更低的频率以使声透射到海底地层中
应用举例 （4）— Echo Locator 回声定位仪
• 水声工程
– 水声系统 • 主要研究水声换能器及基阵 • 用来实现水下声能与电能之间的转换
– 水声技术 • 主要研究声波在水中完成某种职能的有关技术 – 水声信号处理 – 目标检测、估计、识别、分类、显示技术等
水声学的主要研究课题
• 传播（第三章）
– 海水中的声吸收 – 几何扩展效应
• 散射
– 出现在海洋边界上，当声线触及边界时 – 出现在水体积中（研究较少，对声呐影响较小）
SAX（Sediment Acoustics Experiment）
BOSS（Buried Object Scanning Sonar）
声纳的应用—探测潜艇
声纳就是利用声波对水下目标进行探测和定位的装置，是 水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
声纳的应用—绘制海底地貌
水下自主航行器
挪威 奥曼朗格(Ormen Lange ) 油气田的海底地貌图
– 高频、短程（与海深可比拟或更小） – 三维反平方律传播关系
• 低频声呐
– 适应远距离传播要求 – 三维问题变到二维（海洋边界） – 反平方律关系变为距离反比关系 – 距离无关声场模型广泛使用
分析方法
• 确定性方法
– 在短距离3D传播中相对简单 – 用于长距离2D传播较复杂
• 多径传播 • 时间延迟
回波定位的初步技术了。
➢ 1912年，泰坦尼克沉船的悲剧激发 了人们对水下回波定位仪的研制， 到1914年，已经能探测到水下2成 为英里外的冰山，但是，还无法精 确测定其方向。
雷达与声呐
空气中 电磁波
雷达系统
水中 声波 声呐系统
由于电磁波的传播速度比水中的声传播速度高 105倍，大多数系统概念仍需要做很大变动。
利用声音来给海洋测体温
夏威夷 太平洋
声学监测网点
全球海面温度分布图
人们探测海洋的“耳朵”—声纳
➢ SONAR — SOund Navigation and Ranging 声音导航测距 ➢ 鲸鱼、海豚等海洋生物都是用声来探测和通信，它们具有天生的
“声纳系统”。 ➢ 很久以前，渔夫和海员就已经利用声音在水中的传播方式并使用
• 声呐检测（第九章）
– 实现对水下目标的探测 – ROC曲线
• 声呐设计（第九章）
– 设计原则 – 声呐方程
• 声波（第二章）
– 了解波动方程及其解 – 掌握密度、功率的线性及分贝表示 – 理解平整界面上的声反射和声透射
声呐系统的基本组成及工作原理
应用举例（1）— Depth Sounder （回声）测深仪
➢ 电磁波在海水中也衰减太快，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。
➢ 声波在海水中的传播衰减要比电磁波小1000倍以上。在深海 声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信 号。低频的声波还可以穿透海底几千米的地层。
声音在水中比它在空 气中的传播速度几乎快 五倍！
• 空气中 – 电磁波： 3108 米/秒
– 声波： 340 米/秒
• 水中
– 声波： 1500 米/秒
• 典型地
– 作用距离： 1m — 20000km
– 工作频段： 1Hz — 1MHz
– 对应波长：1.5km — 1.5mm
海水对声音是“透明”的
• 结构/水密度和声速差异不大，该复杂的结构波 与水中声场强耦合。如：舰船壳体散射的声与入 射信号在幅度，而且在时域特性上都不同。
相关学科：结构力学、声学
• 水动力声学（Hydroacoustics）
水动力噪声（Hydrodynamic Noise）
– 由任何不稳定流场产生
• 船只的螺旋桨 • 运动物体的湍流边界层 • 腔体上流产生的涡旋
• 传播中关心前向散射（第六章） • 主动声呐中关心反向散射（混响）（第八章）
• 目标强度（第五章）
– 人造结构
– 鱼和鱼群
• 噪声（第七章）
– 环境噪声
• 海表面波、行船、海洋湍流、地震等引起 • 对主、被动声呐都必须考虑
– 辐射噪声
• 舰船、潜艇、鱼雷是很好的水下声源 • 是被动声呐的目标信号
第一章 声在海洋中的应用
• 海洋中为什么使用声? • 水海洋中的声 • 水声学的子领域 • 水声学的主要研究课题 • 本书的内容安排
为什么使用声？
• 混浊和含盐的海水对光波和电磁波有很高Fra Baidu bibliotek吸收 • 声波可以在水中长距离地传播
水中声传播速度的测定
1826 年 ， 斯 特 姆 敲 响 了 浸在水中的钟，他的同伴克 拉顿则用秒表记下了声音传 过日内瓦湖所用的时间长。 他们第一个测出了声音在水 中传播速度为1435米/秒。这 一测量值与现在公认的速度 只差3米。
➢ 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。
海洋中声传播的通道—水声信道
➢ 许多因素都会影响到声波在水下会传播多远，持续多长时 间。其中之一，海水颗粒会反射，分散和吸收某种频率的 声音。波长较长的低频声波由于可以穿过小颗粒，一般不 会因吸收或散射而减少，因而传播较远。
➢ 1943年，研究人员在巴哈马群岛引爆了有一磅炸药的水 下爆炸物，然后发现3000千米（2000海里）以外的西非 海岸的接收器很容易就探测到了爆炸声。在分析这一实验 的结果时，他们发现了一种声音通道，称之为深海声道。
习题一
1. 找出一个公式，计算有效束宽 在水平
海底上产生的深度回波的相对拖尾长度。
设海深为 ，它d 对应于最早的海底回波。
拖尾长度对应于角度 内最晚 的海底回
波时间。若
，求60相 对拖尾长度
（相对于海深）。
2. 如果海底平面倾斜一个 角，假设 / 2 ，
并注意到最早的回波并不对应于测深仪正下
• 声系统的设计、研制、内在规律， • 相关海洋特性的影响
– 目的：
• 探测敌方潜艇 • 为水下航行器导航 • 搜寻鱼群
– 基础知识与声海洋学相近：
• 都研究传播、散射等 • 本课程中不区分对待
– 涉及多个学科
• 与声海洋学的交叉学科 • 与声学及工程科学的交叉：信号处理
仪器设备 系统设计与优化
– 更恰当的名称： 声呐工程
• 声是研究海洋细节过程，探测、跟踪海 洋中目标的一种有效工具
• 声呐高分辨能力及应用远没有达到极限 • 仍有许多重要研究课题（挑战、应用）
水声学的子领域
• 海洋声测量学（声海洋学）
– 海洋中声的早期应用之一：测深（1925年至今） – 测量更多的特性：深度、浪高、水温、流等 – 特点（有别于其它类型传感器测量）：
• 信号处理设计、实现、显示不同
– 共同之处：
• 基阵构造 • 信号调理
• 海洋结构声学
– 研究内容
• 漂浮或悬浮结构的弹性波，及其与水中声波的相 互作用
– 困难及重要性
• 实际感兴趣的结构通常都相当大，并且几何结构 复杂，所以会含有各种弹性波类型在结构不连续 处相互作用，产生出非常复杂的总的弹性波场
• 统计方法
– 将多径中的时延（相移）看作随机的（非相 干）
– 使用简单 – 与许多实际测量结果相符 – 直到1975年更受欢迎
• 回归到确定性方法（1975年-今）
– 声呐具备了高分辨能力 – 大型基阵及最佳阵处理方法可控制对海洋的
探测角域 – 大的带宽可对信号进行短时窗相干处理 – 可将海洋的传播路径区分开
水声信道
声波向速度最小的区域转向或折射，因而温度、压力 的变化会使得声波在海水中传播时由于上、下来回折射， 即不碰海面也不碰海底，形成一个天然的声通道——水声 信道。
在这条通 道里，声音以 最小的损失， 可以传播很长 的距离。这使 水下声音找到 了许多应用场 所！
水下声音的传播很复杂
在温暖的海洋上层中，声音向海洋表面折射，而当声波向更深 处更冷的海水中传播时，它们速度则变慢，并向下折射，由此产生 出潜水艇可以隐藏起来的声音盲区。
声纳的应用——探测海底物体
侧扫声纳探测海底沉船
声纳的应用—水下考古
多波束声纳系统
杭州千岛湖水下古城全貌
声纳的应用—检查堤坝
人们还可通过侧扫声纳系统对湖堤的水下部分 进行定期检查，以防止堤坝滑坡。
声纳的应用—探测鱼群
声纳的应用—区分鱼类
千姿百态的海洋
海洋——地球上最神秘的地方，辽阔深邃，美 丽富饶。在这片蓝色的世界里，无数的奥秘等待人 类科技的智慧去探索、发现。 海洋占地球表面总面 积的70%多，但是直到现在，我们对海底世界的了 解还比不上对月球表面的了解多。正如宇航学家凭 借着光，通过望远镜来探 索太空一样，海洋学家和 水声学家们正在用声音， 通过声纳来探索海洋内部 的秘密。
• 远距离（如测深） • 纲领性（如涡旋断层成像） • 快速（如海冰断裂过程）
– 对大面积监测、长时间采样、快速诊断有越来 越重要的意义
(Ocean Acoustical Metrology —Acoustical Oceanography)
• 海洋声学（Ocean Acoustics）
– 声系统受海洋特性的影响 – 研究内容：
* 回声定位仪也 称作声呐特别 是主动声呐）
* 回声定位仪广 泛地应用于军 事、商用中
应用举例（5）— Side Scan Sonar 侧(旁)扫声呐
• 当具有足够高的分辨率时，回声定位仪可 以用于成像。
• 目前由最好的系统（如侧扫声呐）提供的 图像都是相当粗糙的。
• 很多时候仍靠潜水员或载人潜器来直接识 别物体，或用光学探针以提供视觉线索。
– 当前面临的挑战：
• 与改善声呐分辨率有关的更详尽的海洋知识
– 如粗糙海底的散射可能是非平稳过程
• 2D环境假设不成立时更有效的预测/解释工具
– 如在大陆架条件下的声场建模
– 声海洋学和海洋声学中使用的系统：
• 被动声呐 • 主动声呐
– 两者基本理论相近、但有区别
• 如主动声呐中的混响
– 两者的主要区别：
方的深度。计算 5 时的相对拖尾长度。
3. 对第2题，若 / 2 ，证明相对拖尾长度
布放）通常需要更细节的信息，诸如海底的倾斜度 或起伏（粗糙度）。
• 高分辨深度仪
– 有非常窄的波束宽度，小的可以达3o； – 3o对于深海仍对应于相当大的区域； – 对于大陆架，则可以得到相当的海底细节。
应用举例（2）— Speedometers 速度计
• 通过测量海底回波中声频率的变化，可以 推知船只相对于海底的速度。
SAR与SAS
（Synthetic Aperture Radar / Synthetic Aperture Sonar）
• 概念上一致，实现完全不同 • SAR：
• 成像效果、目标姿态判定 • 瞬时的空间图像
• SAS：
• 停留在如何消除工作平台的不稳定性上。 • 反映事件的渐进过程
海洋中的声
• 声呐时代初期（1910-1940）
向下发射一个短脉冲； 声脉冲由海底反射； 在接收点测量往返时间， 并显示成水的深度
• 机理上很简单 • 标志着一个时代的开始
高分辨（回声）测深仪
• 标准测深仪
– 其波束形成宽度大约为60o， – 记录的深度实际上是海底上一个相当大的区域内的
最小或平均深度， – 对海面导航是合适的，但有些应用（如深海平台的
– 自噪声
• 测量水听器所安装船只产生的噪声 • 不希望有的噪声
• 发射指向性（第四章）
– 大的基阵更好地聚集能量 – 基阵的使用优化了声呐能量辐射
• 接收指向性（第四章）
– 由基本接收器构成基阵得到 – 基阵尺度比波长大（越大指向性越好） – 用低的旁瓣减弱环境噪声，从而改善性能
• 换能器
– 实现水下声压与电压之间的转换
– 不稳定性很强时，可以在很远的距离上探测到 – 即使相对较弱，也对附近的声呐系统有影响 – 相关学科：
• 流体力学、声学、海洋结构声学
水声学
• 近代声学的一个重要分支 • 主要研究携带有某种信息的声波在水中
的产生、传播和接收 • 包含水声物理和水声工程两个部分。
• 水声物理
– 从水声场的物理特性出发，主要研究海水介质及其 边界的声学特性，声波在海水介质中传播时所遵循 的规律，以及对水声设备的影响。
• 声速度仪不象深度仪那样常见，但也逐渐 被引入到商用之中。
• 通过利用一个时间基准和声速度仪上的一 个积分(累积)器，可以得知船行的时间。
• 目前并不普及。
应用举例（3）— Sub-bottom Profiling 断层扫描仪
利用更大的功率和更低的频率以使声透射到海底地层中
应用举例 （4）— Echo Locator 回声定位仪
• 水声工程
– 水声系统 • 主要研究水声换能器及基阵 • 用来实现水下声能与电能之间的转换
– 水声技术 • 主要研究声波在水中完成某种职能的有关技术 – 水声信号处理 – 目标检测、估计、识别、分类、显示技术等
水声学的主要研究课题
• 传播（第三章）
– 海水中的声吸收 – 几何扩展效应
• 散射
– 出现在海洋边界上，当声线触及边界时 – 出现在水体积中（研究较少，对声呐影响较小）
SAX（Sediment Acoustics Experiment）
BOSS（Buried Object Scanning Sonar）
声纳的应用—探测潜艇
声纳就是利用声波对水下目标进行探测和定位的装置，是 水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
声纳的应用—绘制海底地貌
水下自主航行器
挪威 奥曼朗格(Ormen Lange ) 油气田的海底地貌图
– 高频、短程（与海深可比拟或更小） – 三维反平方律传播关系
• 低频声呐
– 适应远距离传播要求 – 三维问题变到二维（海洋边界） – 反平方律关系变为距离反比关系 – 距离无关声场模型广泛使用
分析方法
• 确定性方法
– 在短距离3D传播中相对简单 – 用于长距离2D传播较复杂
• 多径传播 • 时间延迟
回波定位的初步技术了。
➢ 1912年，泰坦尼克沉船的悲剧激发 了人们对水下回波定位仪的研制， 到1914年，已经能探测到水下2成 为英里外的冰山，但是，还无法精 确测定其方向。
雷达与声呐
空气中 电磁波
雷达系统
水中 声波 声呐系统
由于电磁波的传播速度比水中的声传播速度高 105倍，大多数系统概念仍需要做很大变动。
利用声音来给海洋测体温
夏威夷 太平洋
声学监测网点
全球海面温度分布图
人们探测海洋的“耳朵”—声纳
➢ SONAR — SOund Navigation and Ranging 声音导航测距 ➢ 鲸鱼、海豚等海洋生物都是用声来探测和通信，它们具有天生的
“声纳系统”。 ➢ 很久以前，渔夫和海员就已经利用声音在水中的传播方式并使用
• 声呐检测（第九章）
– 实现对水下目标的探测 – ROC曲线
• 声呐设计（第九章）
– 设计原则 – 声呐方程
• 声波（第二章）
– 了解波动方程及其解 – 掌握密度、功率的线性及分贝表示 – 理解平整界面上的声反射和声透射
声呐系统的基本组成及工作原理
应用举例（1）— Depth Sounder （回声）测深仪