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水聲科普|水聽器和聲吶區(qū)別
時(shí)間:2023-09-21   發(fā)布:杭州邁煌科技   閱讀:733

      想要了解水聽器和聲吶的區(qū)別,首先要分別介紹這兩樣設(shè)備,簡(jiǎn)單來說水聽器是用來接收水下聲波,而聲吶(聲納)是一套系統(tǒng),由多個(gè)水聽器來組成,當(dāng)然還包括其它設(shè)備,前者是后者的一個(gè)核心部件。在十九世紀(jì)中葉,科學(xué)家模仿海豚傳達(dá)信息的方式,發(fā)明了一種碳粒微音器,這是世界上初始的水聽器。該器件成為了現(xiàn)代聲吶系統(tǒng)的鼻祖。下面本文將具體介紹下二者,也就明白他們之間的區(qū)別了。

1、水聽器

     首先要了解水聽器是什么,又是干什么的?它是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器,用來接收水中的聲信號(hào),稱為接收換能器,俗稱為水聽器。它廣泛用于水中通信、探洲、目標(biāo)定位、跟蹤等,是聲納的重要部件,管道測(cè)漏、聲場(chǎng)分布、水下的探測(cè)、識(shí)別、通信以及海洋環(huán)境監(jiān)側(cè)和海洋資源的開發(fā),都離不開水聲換能器。水聽器是被動(dòng)聲吶的“耳朵”,為了對(duì)水下物體進(jìn)行探測(cè), 聲吶需要將聲波信息轉(zhuǎn)化為電波信息,繼而進(jìn)行分析和判斷,而換能器就是完成上述操作的核心部件。在被動(dòng)聲吶中,專門用于接收聲波并轉(zhuǎn)化為電波的換能器又叫做“水聽器”。 其功能定位類似于雷達(dá)中的天線,在被動(dòng)聲吶系統(tǒng)中充當(dāng)著“耳朵”的重要角色。

2、聲吶

     聲吶也叫做聲納,是英文縮寫“SONAR”的中文音譯,其全稱為:Sound Navigation And Ranging(聲音導(dǎo)航與測(cè)距),是利用聲波在水中的傳播和反射特性,通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理進(jìn)行導(dǎo)航和測(cè)距的技術(shù),也指利用這種技術(shù)對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)(存在、位置、性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方向等)和通訊的電子設(shè)備,是水聲學(xué)中應(yīng)用zui廣泛、zui重要的一種裝置,根據(jù)工作方式的不同,聲吶有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種類型。正因?yàn)槁暡ㄔ谒h(huán)境中具有傳播性能優(yōu)勢(shì),因此能夠捕捉聲波的聲吶成為了“探查海洋之眼”。在1950年,美國(guó)人為了能夠第YI時(shí)間發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)的潛艇,就利用這一理論開始搞起了‘海底監(jiān)視系統(tǒng)’,他們制造了大量的水聽器并放置于海底,并且通過水下電纜連接到位于岸上的信息處理中心, 1952年1月,DI一個(gè)全尺寸的SOSUS系統(tǒng)原型,在巴哈馬的伊柳塞拉島約440米下的海底建成,包括一個(gè)長(zhǎng)約305米的水聽器陣列和40個(gè)水聽器,這就是一套被動(dòng)聲吶。測(cè)試表明,該陣列能在很遠(yuǎn)的距離上發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的美國(guó)潛艇,這么棒的效果讓美軍當(dāng)即決定,未來將在美國(guó)整個(gè)東海岸安裝類似的陣列,這樣就可以監(jiān)視從歐洲進(jìn)入大西洋的蘇聯(lián)潛艇。

     總之,水聽器和聲吶是完全兩種設(shè)備,二者都能在水聲學(xué)中被廣泛應(yīng)用,20 世紀(jì) 80 年代,隨著海洋資源開發(fā)的興起以及電子信息技術(shù)的進(jìn)步,水聽器技術(shù)迎來了快速發(fā)展,出現(xiàn)了導(dǎo)航聲吶、通信聲吶、側(cè)掃聲納、遠(yuǎn)程警戒聲納、水聲對(duì)抗聲納、拖曳陣聲納、魚雷自導(dǎo)聲納、水雷自導(dǎo)聲納等不同類型的技術(shù)形態(tài),并被廣泛應(yīng)用于水下導(dǎo)航、水下通信、石油勘探、災(zāi)害預(yù)警等民用領(lǐng)域。

壓電陶瓷水聽器為主的聲吶檢測(cè)能力每年只能上升約 0.75dB.jpg

上圖來源《第一講 進(jìn)入21世紀(jì)的聲吶技術(shù)》(李啟虎等,【物理】,2006年出版)

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