声纳如何生成

什么是声纳，声纳的形态及如何形成？

声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……

声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。

早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。

现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。

有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。

许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。

在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位置。

除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。

新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位置。

现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装置。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。

什么是声纳呢？声纳是利用声波在水下的传播特性，通过电声转换装置和信号处理，完成水下目标探测和通讯任务的设备。按照搜索方式，声纳可以分为：多波束声纳、三维声纳、扫描声纳、旁视声纳等。按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声纳、海岸固定声纳、固定翼机声纳和直升机机载声纳等。 声纳的种类如此繁多，让我们看其中的一种声纳，就是舰壳声纳，今天的水面舰艇声纳集自动化、传感器、继承电路、计算机、海洋工程等高技术于一身，他的工作频率低，作用距离远，能够分析复杂信号，测向精度和可靠性较高。水面舰艇的舰壳声纳，顾名思义就是安装在水面舰艇壳体上的声纳。水面舰艇的舰壳声纳的最突出成就莫过于新的声传播的探索和应用（深海声道会聚区和海底反射）。 我们知道，声波在海水中的传播特性，决定声纳的使用效果同时也是声纳设计的重要依据之一。由于舰载声纳的作用距离受到水文条件的影响很大，因此了解和掌握声波在海水中的传播特性是至关重要的。声速是声波在海水里传播的速度，它与温度、盐度、压力有关，由于日光、气温、海流、风浪等因素的影响，使得声速随着深度而变化。通常以声线代表自声源发出的能量传播途径的曲线，如果声速随着深度而增加，则声线折回海面；如果声速随着深度而减小，则声线折向海底。这样造成声波在海水中传播情况的复杂性。在这基础上，可供舰壳声纳采用的声传播途径有如下三种。 最直接的是声直接传播。这种声直接传播的距离比较近，一般不超过10海里。随着“低频、大功率、大基阵”的发展，使得深海声道会聚区和海底反射技术成为可能。 什么是深海声道会聚区呢？在深海海区，太阳照射使得海面的温度增加，而深处的温度是不变的，加上海水的压力随深度而增加，导致了声纳随深度的变化先减小后增大，这样就存在一个稳定的声道，当声波借助于深海声道所形成的会聚效应传播时，能够达到30海里的距离。 什么又是海底反射呢？由于海底、海面两个反射面的存在，当声源以某一个倾角发射时，声波遇到海底发生反射返回海面，乃至重新返回海底，这样的不断反射可以获得大约15海里的探测距离。 声纳技术在现代战争中发挥着巨大的作用，随着声传播理论以及其他理论的发展，声纳技术必将具有更多的智能化、更强的探测性，在海底发挥着“海底望远镜”的重大功能。