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声呐的工作原理是什么?

归档日期:08-10       文本归类:海岸声纳站      文章编辑:爱尚语录

  声纳(SONAR)是一个英文名词缩写的译音,全文的意思是“声波导航与测距”。声纳和雷达工作原理很相似,不同的是,一个是利用电磁波进行传播,一个是利用声波进行传播。电磁波在空气中传播的速度是30万千米/秒,因此,常把雷达叫做千里眼,但是雷达在水下使用就不灵了,因为海水对电磁波的吸收能力很强。声波的传播速度也是很快的,它不仅仅能在空气里传播,而且还可以在水中传播,在水中传播的速度是1450米/秒,比在空气中传播的速度要快4?5倍。有的人曾经做过实验,在水下引发重300磅的炸药,它的巨大声音在水下传播到2万千米以外,在空气里是绝对不可能传播这么远的。因此,利用声波在水中传播的特性发展了声纳这种装备。

  声纳的核心部件是换能器。从发射机送出一个电信号,经过换能器变成声波,声波向外辐射,从目标上反射回来的声波或是目标本身反射的声波经过换能器可以变成电信号送入接收机,再经过放大、滤波就可以得到目标的信息。但是换能器发出的声波没有方向性,能量也不集中,即使探测距离很近它也不能够辨别目标的方向。为了把声波的能量集中起来,让它变成有方向性的声波,采取两种办法,一种是把换能器放到像喇叭口的反射器的中心线上,发出声音以后经过汇集就朝一个方向传播,不断转动喇叭口就可以改变声波传播的方向;第二种办法是把许多换能器按一定的方式排列组合起来,构成一个基阵,基阵中心声音增强。根据这个原理换能器就能够收到比较远的信号,同时也可以很准确地测出目标的距离。

  根据声纳的工作方式不同,它可以分成两种类型:一种叫做主动声纳,就是声纳本身要发出声波,声波遇到了障碍物以后返回,它再接受回波,这样可以测定出目标的方位和距离。但是,由于声纳本身要发出声波,容易被敌人发现,因而暴露目标;另外一种叫做被动声纳,声纳本身不发出声波,只是探听对方目标发出的声音,它的保密性比较好,也可以根据接收到的声音来判断目标的性质。但是,它不能探测不发声音的目标。现在的声纳都是以上两种方式相结合,根据探测对象不同,有时用主动声纳,有时用被动声纳,两种结合使用效果就会更好一些。

  声纳声纳在军事上用于水中目标搜索、警戒、识别、跟踪、监视和测定,进行水下通信和导航。声纳技术还用于鱼雷自导和水雷引信。声纳是一个大家族,在军队服务的主要有四兄弟,大哥在水面舰艇服务,它的主要任务是反潜,探听有没有潜水艇进攻,它的探测距离不同,近一点的达到5海里,最大的探测距离达到120海里;二弟在潜艇上服务,它主要探测水下目标和水面目标,探听周围有没有别的潜艇存在以及水面上有没有敌人的舰船,同时它还为鱼雷提供导航;三弟是机载声纳,在反潜巡逻机和反潜直升机上服务,它有一个很长的尾巴连着,搜集水里的情报;老四是固定声纳,在固定的位置上站岗放哨。它在海底或是飘浮在海面,侦查敌人的潜艇,保卫国家的海防。藏在海底的声纳隐蔽性非常好,能够长时间的工作。

  由于声纳靠声波探测,受水文条件的影响和目标变化的影响都很大。比如,在同一海区进行探测潜艇的作业,在冬天探测效果很好,到了夏天由于水温升高,探测的效果就明显下降,有时根本找不到目标。因为海水有的地方温度高,有的地方温度低,在这种变化层里声纳就很不稳定。如果有风浪、海底地形变化大、目标运行速度快等等,都会影响声纳探测结果。为了进一步增强反潜艇的探测能量,除主要提高声纳性能外,还发明一些不完全靠声音探测的办法,与声纳配合使用。比如利用雷达或是用磁力探测仪、红外探测仪及废气探测仪等等,因为常规潜艇不可能长期在水下活动,而是隔一两天就要浮出水面补充氧气,只要它一浮出水面就会被雷达发现。潜艇都是用钢铁制造的,它在水中航行会使磁场发生变化,可以用磁力方法来探测有没有潜艇。另外,潜艇本身散发一定的热量,也可以用红外探测的办法发现潜艇的存在。潜艇还要排除一些废气,可以利用测量废气来探测潜艇。所以各种探测设备要和声纳配合起来使用,才能起到最佳的效果。

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