声呐技术浅述全解共26页
大洋深处的“火眼金睛”—声呐
大洋深处的“火眼金睛”—声呐国防教育声呐，是一种利用声波在水中的传播和反射来进行导航和测距的技术或设备。
军舰、潜艇、反潜飞机上安装声呐后，就可以确定敌方舰艇、鱼雷和水雷的方位。
声呐分主动式和被动式两种类型，至今已有100年历史。
众所周知，在第一次世界大战时，德国的U-9型潜艇就像海底幽灵一般，让英国舰船惊心不已。
在最高记录时，1艘U-9型潜艇仅用半小时就击沉了3艘英国巡洋舰，使得英军损失了1200多名水兵。
对付潜艇，已成为英国海军的当务之急。
要制服潜艇这种神不知鬼不觉的家伙并不容易，首先要解决侦察的问题，也就是能够发现潜艇。
对付水下“恶狼”. All Rights Reserved.郎之万和希洛斯基两位科学家接受了这个任务，经翻阅相关资料发现，其实早在1906年，英国海军的一位科研人员刘易斯˙尼克森，就发明了一种具有现代意义的声呐仪用来侦测冰山，但没有得到广泛应用。
1912年的时候，由于“泰坦尼克号”沉没，为了尽快把船打捞上岸，科学家理查森也曾建议使用超声波来探测水下物体，然而，这种想法也没有付诸实施。
为什么不能在水中使用电磁波探测？由于电磁波在水中衰减的速率非常高，无法作为侦测的讯号来知识小链接. All Rights Reserved.从居里夫妇那里得到的启发郎之万和希洛斯基开始顺着“超声波探测”这个思路开始攻关。
一天，郎之万在一本资料里看到了居里夫妇发现的压电效应——石英在受到压缩时会产生一股很小的电流。
反过来，如果向石英施加一个电流，石英就会有轻微的膨胀。
看到这段内容，郎之万豁然开朗：石英和其他压电物质既然能做声音的发射器，应该也能做声音的接收器啊！于是，郎之万开始着手进行用石英板做接收器的研究工作，为了更快地推进这项研究，他特意邀请了石英研究的专家、正为帕克斯顿港皇家海军工作的波意尔教授参与此次工作。
. All Rights Reserved.声呐都有哪些用途？声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，既可以用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪，又可以用来进行水下通信和导航，保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。
声呐设备技术规格书
声呐设备技术规格书
一、简述用途（项目建设或仪器设备使用的总体描述）
声呐设备可用于三维现场勘察、三维结构检查、钻塔分解、桥梁检查、水下计量、易操作、一键扫描、3D影像无需位置信息、便于与激光扫描仪集成、紧凑型设计、节省空间。
二、设备清单
三、拟定的技术要求及技术方案
声呐可用于低可见度／零可见度环境探头单元允许全功能声纳在小型船舶显示器彩色式样显示回波全方位扫描设备。
全景成像声纳可生成水下地形、结构和目标的高分辨率图像。
只需触动按钮，三维扫描声纳就会生成水下景象的三维点云。
声呐采用紧凑型低重量设计，便于在三脚架或ROV上进行安装。
扫描声纳头和集成的云台可以生成扇区扫描和球面扫描数据。
在水下甚至在低照度或者零可见度的水下环境，可以获得陆地三维激光扫描一样的图像，这种图像可以与传统的激光扫描图像无缝拼接。
声纳技术的应用与发展
使用 。潜艇 的 自噪声 无法发射到空 中所 以直升机 声纳大都是
声纳技术研究 内容广泛涉 及科 目较多 ．是－ －Ｉ ｑ 综合性很 主被动 吊放声纳 。 目前 ， 土耳其 、 意大利和希 腊海 军已经订购
第 １ ８卷 ・ 第 ４期
２ ０ １ ５年 ７月
宿 州 教 育 学 院 学 报
ｄ ｏｕ ｒ ｎ ａ１ Ｏｆ Ｓｕ ｚ ｈ ｏｕ Ｅ ｄｕ ｃａ ｔ １ ｏｎ Ｉ ｎｓ ｔ１ ｔ ｕ ｔｅ
Ｖ ｏ１ ． １ ８， Ｎｏ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ５
声纳技术的应用与发展
为后人 对声纳技术的探究 实验奠定 了理论基础 。 【 关键词】 声纳 声纳技术 舰艇 军事应 用
【 中图分类号１ Ｔ Ｎ ９ ２ ９ ． ３ 【 文献标识码】 Ａ 【 文章编号］ １ ０ ０ ９ — ８ ５ ３ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ７ ７ — ０ ２
声纳技术是指利 用声 纳装 备的探测效能 而开发和应用 的 技术 。在水 下预警 、 水下 防卫 、 海洋资源开发港 口检测等很多
（ 一） 水 面舰艇舰 壳声纳和拖曳基 阵声纳
被 动声纳广 泛应用 于反潜 作战 中 柳志 忠在 舰艇声纳技
方 面都有广 阔的应用 ．另外当前最有效 的技术是声 纳成像技 术发展概述 中也讲 到夺 取作战海区制海权 的一个 必须条件是 术 声纳技术 的应用 开始于 １ ９ ０ ８年 的德 国 ． 第一 次将其应用 采取有 效实施反潜战而 ．现代水面舰艇一般装 备多种反潜武 于对潜艇 和冰山的地理定位上 ．此后声纳技术不 断的前进与 器 和探 测声 纳 ． 尤其是装备 的拖 曳线列 阵声纳 ． 具 有 良好 的探
舰艇声纳技术的现状与发展
舰艇声纳技术的现状与发展声纳是利用在海洋中传播的声波来探测目标并对目标进行定位、识别和跟踪的。
声纳技术是指各国海军为提高声纳的探测效能而开发和应用的技术。
一、20世纪声纳装备发展概述人类社会两次残酷的世界大战都发生在20世纪。
一战期间为了对付德国人的潜艇攻击，各国海军考虑了许多方法探测水下潜艇。
其中包括热、磁、电磁以及声的方法，只有声探测方法有效。
从此，声信息进入了海战场最雏形的信息战。
最早出现的声纳是达?芬奇管式的被动舰壳声纳和拖曳声纳，具有对目标的估距能力。
为了适应武器设计高精度定位的需要，一战末期开发了主动回声测距声纳（战后投入使用），所用的电声换能器是朗之万式压电晶体换能器。
声纳装备至今已有八十年以上的发展史。
一战之后，各国加紧了声纳的研究进程。
其中美、英等国重点发展主动声纳，德国则主要发展被动声纳。
在此期间，对声纳设计有重要关系的传播介质的认识（主要是声速梯度）及假设检验与估计理论的应用提到了各国海军的议事日程之上。
二战和战后冷战时期的迫切需求进一步促进了声纳装备的发展。
美国人把水声与雷达、原子弹并列为三大发展计划。
水声传播、噪音、混响、反射的理论和实验研究工作广泛展开，特别是在用计算机解声传播方程方面的研究成果解决了声纳系统设计的水声建模难题。
包括主动辐射器和被动水听器在内的水下电声换能器技术取得长足的进步，大大促进了声纳装备的发展。
在声纳开发的起步阶段先后研制成功了电晶体材料和磁致伸缩（利用电磁效应）材料的换能器，后来又开发了压电陶瓷材料的换能器，至今仍广泛使用。
近年来又涌现出各种新材料和新概念，如新磁致伸缩材料（稀土－铁磁致伸缩等）、复合材料、压电聚合物、光纤水听器等。
60年代末到70年代初诞生了全数字声纳处理系统。
核潜艇的出现及其发射远程弹道导弹的能力，使得短距离主动声纳已不能满足探测潜艇的要求，各国海军转而发展被动声纳以保证远距离探测与识别水下目标。
低频和大孔径成为这一时期研制远距离探测声纳的发展方向。
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用摘要：侧扫声呐是利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备，目前广泛应用于海洋地形调查以及探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标等。
侧扫声呐具有高分辨率、高效率、低成本等优点，可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
本文旨在介绍侧扫声呐的检测原理、国内外现状、在海洋测绘中的应用以及发展趋势，为后续进行海洋侧扫声呐探测技术的研究打下基础。
关键词：侧扫声呐技术，海洋测绘，海底地形地貌探测1侧扫声呐检测原理侧扫声呐技术利用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底信息，它能直观地提供海底地形地貌的声成像。
其工作原理主要包括以下几个过程：（1）声波的发射：侧扫声呐由拖鱼和船载仪器组成，拖鱼内装有发射换能器和接收换能器阵列，通过电缆与船载仪器相连。
发射换能器向左右两侧发射扇型波束，覆盖一定范围的水体和海底。
（2）声波的接收：接收换能器阵列按一定时间间隔接收水体和海底反射回来的声波信号，并将其转换为电信号传输到船载仪器。
（3）声波的处理：船载仪器对接收到的电信号进行放大、滤波、增益补偿、信噪比提高等处理，以提高信号的质量和可识别性。
（4）声波的显示：船载仪器将处理后的信号按照一定的灰度或颜色编码显示在屏幕上，形成侧扫声呐图像。
声呐图像上的每一行代表一次发射和接收的结果，每一列代表一定距离范围内的回波强度，从而反映海底地形地貌的变化。
2侧扫声呐在海洋测绘中的应用侧扫声呐由于成像分辨率高、对目标区域海底实现全覆盖扫侧，据此对海底地形地貌等进行定性分析，被广泛应用于目标探测，沉船及失事飞机等海底残骸的搜索，海底表层沉积物属性的确定以及海底地震、火山、地层的监测、水下实体结构查勘等。
下面具体介绍一下侧扫声呐在海洋测绘中的应用。
2.1海底地形地貌测量侧扫声呐可以提供连续的二维海底图像，对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
通过对声呐图像的解译和分析，可以识别出海底的不同类型和形态，如沙纹、基岩、岩石、锚沟等。
侧扫声呐-69页精品文档
强反射 弱反射 正常反射 反射阴影
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2、形成原因 2019/9/21
物质组成的影响 地形影响
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•物质组成的影响
海面
海水
声呐拖体
海底
沉积物
Ar RAi
R 2V 2 1V 1 2V 2 1V 1
发射的声波在到达海底前，穿过的 是水体。若水体均匀，无声阻抗界 面，则无反射波。
垂 直 波 束 角
覆盖宽度太小，探测效率低
具有较高的工作频率 （几十KHz——几千KHz）
水体相对均匀，对波的吸收也较少 频率高的波探测分辨率较高
防止泥面下地层回波的干扰
三、侧扫声呐图谱内容
直达波 海面线 海底线 海底反射
海面上物体 水体中物体 甚至近海底地层中的物体
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四、图谱的识别 2019/9/21
测线方向
测线组数量
设计的依据：工作目的、海底情况、调查区形态等 设计的原则：准确、高效、易操作性等
测线间距
平行测线间的距离
设计原则：满足规程或实现目标要求，高效。
设计依据：规程或实现目标要求，设备情况、水深情况、水体混浊度等。
•拖曳方式的选择
调查船固 定安装
适应的环境 浅水
优点 安全
侧拖
浅水
安全
尾拖
难度较大
•探测规范
地质调查 物体寻找
下达的技术要求 国家规范 行业规程
特殊现象探查
没有规范
•测线布设
测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需
要的航行探测路径。
计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划
的探测设备应航行的探测路径。
第一讲进入21世纪的声纳技术
Sonar Technology of 21 st Cen tury
L I Q i2Hu
( Institute of A coustics, Chinese A cadem y of S ciences, B eijing 100080, China )
Abstract The requirements of ocean development and anti2submarine warfare is the main motivation of sonar technology study. The theoretical development and achievements in the area of underwater acoustic physics and underwater acoustic engineering make sonar system more and more comp lete. The opportunities and the challenges facing sonar technology in 21 st century is described in this article. The hot top ics of underwater acoustic signal p rocessing and the innovation p roblem s in sonar system design are also discussed. Keywords 21 st century, sonar technology, sonar signal p rocessing
声纳培训教材
二战时美国潜艇用JP型听测设备
中船重工七五０试验场
回声测距、听测和水下通讯兼具的QGB型声纳
中船重工七五０试验场
一种典型的潜艇声纳
中船重工七五０试验场
国产PS-I型海底地貌仪
中船重工七五０试验场
国产761型水平多波束鱼探机
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题
1.被动测距 被动测距声纳是从20世纪70年代初开始研制的. 从理论上讲,只要声纳基阵的孔径足够大, 用三点阵测距是没有问题的. 关键是把三个基阵的声中心的相对延时精确测量出来.可以 证明,被动测距的相对误差等于测延时的相对误差,即 ΔR/R =Δτ/τ 根据这一公式我们就会明白被动测距声纳所面临的问题. 举例来说,孔径为40m的基阵要测 量相距为20km的目标,延时量大约为13μs. 如果要求相对误差为10%,则延时估计误差不 能大于1. 3μs. 在海洋环境中要做到这一点非常困难. Urick, 张仁和等曾报道,海水中 声传播起伏值就在10μs这样的量级,这就使得被动测距问题变得十分困难,因为要在接收 到的大量数据中,剔除由不稳定性引起的‚野值‛(wild value) ,然后再进行平均. 对延 时测量精度的过高要求,还使得基阵的准确安装变得困难起来. 目前还没有找到突破传统 几何原理进行被动目标测距的有效方法.
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其发展
（二）现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题
2.合成孔径技术 合成孔径声纳的研制近十年来受到很大的重视. 已经报道有相当高性能的样机问世. 合成 孔径作为一种技术在雷达上成功应用已近40年了,但在声纳上迟迟未获得实质性的进展. 主要是由于声传播的海洋介质比无线电传播的大气介质复杂得多,另外声纳平台运动速度 与声传播速度之比约为1∶750,而雷达平台运动速度和无线电波传播速度之比是1∶106 , 所以合成孔径声纳的运动补偿、成像远比合成孔径雷达复杂. 合成孔径声纳( SAS)的初步研究结果是令人振奋的,它大约可以在400m的距离上达到10cm 的分辨率. 这在以前的旁测声纳中是无法达到的.美国DTI (Dynamic Technology Inc. ) 研制的样机在华盛顿(Washington)湖作试验时,甚至得到了一架早先沉没湖底的飞机残骸 的‚声像‛。合成孔径技术还用于高分辨率的波束成形,这在安静型潜艇辐射噪声的测量 中可以获得应用,利用这种技术可以把潜艇作为一个体积元,确定对辐射噪声最有贡献的 分量的部位.
声呐技术浅析剖析PPT学习教案
声呐结构组成与分类
声纳的分类
可按其工作方式，装备对象，战 术用途、基阵携带方式和技术特点 等分类方法分成为各种不同的声纳。
例如：按工作方式可分为主动声纳 和被动声纳；
按装备对象可分为水面舰艇声纳、 潜艇声纳、航空声纳、便携式声纳 和海岸声纳等。
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声呐结构组成与分类
声呐技术浅析剖析
会计学
1
目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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引言
上个世纪，人类在世界范围内进行的探索活动，以陆地 和太空居多，海洋所占的比重较小。然而，进入二十一世 纪，占据地球表面百分之七十一的海洋被视为最有潜力的 巨大宝库，于是，围绕海洋，人类开展了大量的探索活动
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
声纳技术至今已有100年历史，它 是1906年由英国海军的刘易 斯·尼克森所发明。这种技术， 到第一次世界大战时被应用到战 场上，用来侦测潜藏在水底的潜 水艇。
。谈到海洋探索，与之紧密相连的技术便是声呐技术
。
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目录
引言
声呐技术 起源
声呐的 工作原理
声呐的 结构组成 与分类
声呐技术 的实际 应用
声呐技术 的未来发 展方向
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声呐技术起源
什么是声呐？
声纳就是利用水中声波对水下目标进行
声纳技术PPT学习教案
➢ 声纳系统的主要战术指标：
作用距离 能够搜索和探测的方位角和高低角范围 盲区 分辨力 定位精度 搜索速度 环境条件
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➢ 声纳系统的技术指标
声源级（主动声纳） 接收机的检测阈（最小可检测信噪比） 信号参数 接收机指标 换能器的指标
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战术指标—作用距离
AUV
基阵
接收机 控制单元 显控台
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被动声纳
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主动声纳与被动声纳的差别
➢ 发声与不发声 ➢ 作用距离与工作频率 ➢ 隐蔽性的问题 ➢ 干扰的问题：噪声与混响
回音站、测深仪、通信仪、探雷器等等均可归入主动声 呐类，而噪音站、侦察仪等则归人被动声呐类；
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声纳技术
分类原则
序号
分类原则
一
工作原理
二 装置体系分类
三 其他分类方式
具体分类 主动声纳 被动声纳 岸基声纳 水面舰用的声纳 潜艇用的声纳 航空兵用的声纳（机载声纳和声纳浮标） 战斗任务（通信声纳、图像声纳……） 技术特征（如发射波形……）
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声纳系统的战技指标
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战术和技术指标的定义
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主动： SL 2TL TS (NL DI) DT SL 2TL TS RL DT
被动： SLTL TS (NL DI) DT
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声纳方程
➢ 优质因数-FOM ➢ SL-（NL-DI+DT） ➢ 对于被动声纳，该量规定了最大允许传播
损失； ➢ 对主动声纳，当TS=0时，该量给定了最大
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声纳方程的作用？
✓ 什么是声纳方程？ ✓ 该方程是将介质、目标和设备的作用联结 在—的关系式