潜艇声纳系统工作原理ppt课件

定位潜艇，探测是否有暗礁等
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潜艇声纳系统工作原理
例:一驱逐舰停在海面上，它的水下超声波多 普勒声纳向一驶近的潜艇发射1.8*e4Hz的超 声波。由该潜艇发射回来的超声波与发射相 差220Hz。
设潜艇以速度v向海面移动，驱逐舰发射频率 为Vs，波速为կ，则潜艇接受到波的频率为：
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潜艇声纳系统工作原理
u
u
'
1 T'
u vsT
u
u
vs
观察 者接 收的 频率
' u
u vs
' u
u vs
波源向观察者运动 波源远离观察者
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多普勒效应 3、波源与观察者同时相对介质运动 (vs , vo )
' u vo
u vs
vo 观察者向波源运动 + ，远离 .
vs 波源向观察者运动 ，远离 + .
潜艇声纳系统工作原理
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潜艇声纳系统工作原理
声纳全称声音测距与导航，是一种利用声音
多普勒效应 在水下传播的特性，通过电声转换和信息处
理，完成水下探测与通讯任务的电子设备。 声纳并非人类的专利，海豚和鲸鱼等海洋哺
乳动物也拥有水下声纳，甚至形成了一门新 的学科：动物仿生学。
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多普பைடு நூலகம்效应
多普勒 奥地利物理学家
2、接收到的频率（v’）：观察者在单位时间内接收 到的‘完整波’的个数。单位：赫兹，Hz。
规定: vo表示观察者相对于媒质的运动速度。
vs表示波源相对于媒质的运动速度。
u 表示波的传播速度
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多普勒效应
讨论：人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？ 接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或完 整波数.
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波源的运动情况 波源静止 波源静止 波源静止
波源向观察者运动 波源远离观察者运动
波源向观察者运动 波源远离观察者运动
波源向观察者运动
观察者运动情况 观察者静止
观察者向波源运动 观察者远离波源运动
观察者静止 观察者静止 观察者向波源运动 观察者远离波源运动 观察者远离波源运动
频率的关系 观测者等于波源
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潜艇声纳系统工作原理
潜艇声纳系统工作原理： 工作原理是声是由波的形式传播靠
发射声波收回传回的声波信息经过 专门的声呐处理器显示到屏幕上 声纳结构： 声纳装置一般由基阵、电子机柜和 辅助设备三部分组成。 声基阵：由若干声呐换能器以一定 规律排列而成的阵列。 整流柜：整流柜是用于将交流电变 为直流电的功率设备。
发射频率 s
接收频率
只有波源与观察者相对静止时才相等.
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多普勒效应
1、 波源不动，观察者相对介质以速度 vo 运动
观察 ' u vo 观察者向波源运动
者接
u
收的 频率
' u vo
u
观察者远离波源
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多普勒效应
2、观察者不动，波源相对介质以速度 vo 运动
s s'
vsT
T
uA
b
T ' vsT b
1、现象（1842年发现）：当汽车或者火 车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车 或者火车离你远去时，感觉音调变低 （音调由频率决定，频率高音调高；频 率低音调低）。
2、多普勒效应：由于波源和观察者之间 有相对运动，使观察者感到频率变化的 现象，称为多普勒效应。
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多普勒效应
几个重要概念
1、波源的频率（v）：单位时间内波源振动的次数 或发出的‘完整波’的个数。单位：赫兹，Hz。
大于 小于 大于 小于 大于 小于 分析
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波长的关系 不变 不变 不变 变短
变长
分析 分析 分析
潜艇声纳系统工作原理
光在水中穿透力有限，只能看到几十米 到十几米的物体。
电磁波在水中又衰减太快，只能传播几 十米。
只有声波在水中衰减小，低频声波可以 穿透几千米的地层。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.
潜艇把这个频率反射回去，驱逐舰接受到的 波的频率为：
潜艇反射回来的超声波的频率和发射频率的 相差为频率差：
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多普勒效应其他应用
雷达波的多普勒效应-交通测速 光波的多普勒效应-多普勒超彩 电磁波的多普勒效应-卫星多普勒定
位技术 农业中的多普勒效应-植物声频发生
器 移动通讯中的多普勒应用
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潜艇声纳系统工作原理
潜艇声纳的类型：
两种 一种是被动声纳 一种是主动声纳，主动声 纳是自己发出声波 接触到后返回的声波就能确 定目标 这种一般是舰艇使用的. 被动的是潜艇 的 螺旋桨转动的时候会发出声音 这时候可以通 过这个声源找到目标 但这个搜索范围很近 ！
潜艇声纳的应用：
探测海的深度、探测鱼群的位置,便于打渔作业、