声呐技术是何时发明的

声呐技术是何时发明的?有哪些故事?
声纳,又译声呐,是英文缩写SONAR的
音译,它是一种利用声波在水下的传播特性
来进行导航和测距,再通过电声转换和信息
处理,完成水下探测和通讯任务的电子设备。
分主动式和被动式两种类型,属于声学定位
的范畴。声呐技术至今已有100年历史,那
么,它是怎么发明的呢?
意大利帕维亚大学的“偶极子”拖曳水听器阵

1914 年,第一次世界大战爆发。战争初
期,德国先进的武器装备让他们在战场上占
尽了便宜。特别是他们的U—9 型潜艇就像
海底幽灵一般,让海面上的舰船惊心不已。
仅9 月 22 日一天,德军的一艘U—9 型
潜艇只用了半小时就击沉了三艘英国巡洋
舰,英军损失了 1200 余名水兵,如果再不
想出制服潜艇的办法,解除德国潜艇的严重
威胁,英国海军恐怕就会一败再败,最后甚
至所有的舰船都保不住。

大名鼎鼎的u-9型潜艇
该如何应对水下潜艇呢?英国海军人员
集智攻关,他们认为,制服这种特殊的武器,
首先要解决侦察的问题,也就是要发现它,
只有发现了它才能发射鱼雷命中目标,这个
时候,就迫切需要一种能探测这些水下“恶狼”
的办法。
郎之万和希洛斯基两位科学家接受了这个
任务,他们带着科研团队随即投入到紧张的
研究之中。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,为了使舰船航行安全,他便发明
了一种具有现代意义的声呐仪,但这种声纳
仪被称为是一种被动式的聆听装置,主要用
来侦测冰山,没有得到广泛应用。 1912 年
的时候,由于“泰坦尼克号”的沉没,为了尽
快把船打劳上岸,科学家理查森也曾提出过
类似的课题,就是通过使用超声波,通过回
声来探测水下的物体,然而,直到第一次世
界大战爆发前,这种想法还难以实现。

“泰
塔尼克号”资料图片

郎之万和希洛斯基认为,这个课题就是一
个突破口,他们立即着手立项,很快便得到
批准投入研究。鉴于对前面资料的分析,两
位科学家认为,目前研究的关键就是要找到
一种有效的方法来产生超声波脉冲和接收
从水下物体反射回来的声音,更重要的是,
接收回声的方法要使水下物体的位置能计
算出来。
一天,郎之万泡在图书馆里,一边翻看资料,
一边苦苦地思索着研究的切入点。突然,他
翻到了比埃尔·居里和雅克·居里在许多年前
发现的压电效应。这个压电效应是指石英在
受到压缩时会产生一个很小的电流。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,
这段资料表明,石英和其他压电物质既能做
声音的发射器,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,
他特意邀请了在石英物质方面专家波意尔
教授,他当时正为帕克斯顿港的皇家海军工
作。

声呐
装置的水下扩展探头

一年后,他们便有了收获,他们用石英物资研制成功了
一种发射器和接收器,他的主要功能是释放超声波,并接收
接触物体后反射回来的超声波,并通过运算系统,精确计算
被侦测物体的位置及体积等,这便是有源声纳系统的开篇探
索。1918 年底,英国皇家海军研究小组开始在军舰上试验
他们研制的声纳装置并很快投入战场,此时战争即将结束,
但困兽犹斗德军潜艇依然活跃在海底,可这回,吃亏的却是
他们,靠着声纳的主动寻找和精确的定位,皇家海军每天都
能击中德军潜艇,要不是此时战争快要结束,德国海军就可
能完败。

付敬哲编

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声呐的发展现状

声呐的发展现状

声呐的发展现状
声呐是一种利用声波进行探测和测距的装置,广泛应用于水下测量和导航。

随着科学技术的不断进步,声呐的发展也在不断完善。

声呐最早的应用可以追溯到第一次世界大战期间的军事领域。

当时,声波被用来检测敌舰的位置和航向。

随着技术的进一步发展,声呐的应用范围也逐渐扩大到海洋测绘、海底资源勘探等领域。

近年来,声呐技术得到了长足的发展。

传统的声呐主要利用单一频率的声波进行测量,精度较低。

然而,现代声呐采用多频点、多波束的技术,能够提供更高分辨率和更精确的测距结果。

此外,声呐的传感器技术也得到了改进。

传统的声呐通常使用单一的传感器来接收回波信号,但现在已经出现了多通道的声呐系统,可以同时接收多个回波信号,从而提高了声呐的工作效率和准确性。

另外,声呐的数据处理技术也在不断进步。

传统的声呐系统通常使用简单的滤波和模糊匹配算法,但现在已经出现了更为高级的处理算法,如自适应波束形成技术和图像处理技术,可以更准确地提取出目标的位置和形状信息。

为了应对海洋环境中的复杂情况,声呐的耐深性和工作稳定性也得到了改善。

现代声呐系统通常采用抗干扰技术和自动增益控制技术,可以在复杂的海洋环境中提供可靠的测量结果。

总的来说,声呐技术在近年来得到了快速的发展,除了在军事领域的应用外,它在海洋科学研究、渔业资源管理和海洋工程等方面也发挥着重要作用。

未来,随着科技的进一步进步,声呐技术将会更加先进和多样化,为各行各业的发展提供更大的帮助。

大洋深处的“火眼金睛”—声呐

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。

人类究竟创造了什么?

人类究竟创造了什么?

[人类究竟创造了些什么?]—————TRIZ理论学习的一些思考之一许常凯只要我们随意观察一下自己的身边,在衣、食、住、行中几乎无所不是经过人类的创造获得的物质:吃的是经过多代培育和改良的食品、穿的是植物纤维和或化学合成的纤维制成的衣服、住的是人造的空间、行走用的是各种车辆、飞机等代步和运输的工具。

这些东西大到巨型的建筑、城市,小到针、线等日常用品,无不都是人类创造的物质成果。

美国作家肯德尔•亥文写了一本[改变世界的发明]的书,汇集了自公元前三世纪以来对人类文明产生巨大影响的100个发明。

我们暂不研究它的全面性,无疑这些发明对人类的文明都产生了巨大的影响。

它们是︰公元前250年意大利罗马工程师发明了「公路」﹔公元前235年阿基米德发明了「螺旋」」﹔替代了古代人一直用吊桶取水的习惯;公元前100年发明了「玻璃」,使人类的居室带来了阳光;公元前25年意大利罗马人维特鲁维乌斯发明了「水轮」;公元83年中国人发明了「罗盘」;公元50年,罗马人发明了「铁犁」;公元105年,我国东汉时代蔡伦发明「纸张」;公元285年,罗马人利波佐利发明了「水泥」;公元810年,伊拉克人穆罕默德•伊本•阿尔花拉子发明数字「零」,它将正数序列与负数序列连接在一起,使复杂的算术成为可能;公元850_1000年间,中国人发明「火药」••••••;1280年,意大利人亚历山大•史毕那发明了「眼镜」;1280年,比利时、荷兰人发明了[风车];1291年,意大利工匠发明了「玻璃镜」;1350年英格兰人约克发明了「鼓风炉」;1410年葡萄牙人里斯本发明了「快帆船」;1454年德国人美因茨发明了「印刷机」,使中国人发明的手工活字印刷术;1569德国人杰罗德•莫卡托发明了「投影地图」;1590年荷兰人发明了「显微镜」;1608~1609年荷兰人汉斯•利伯希和意大利人伽利略•伽利雷发明了「望远镜」;1643年意大利人埃文哲李斯特•托里拆利发明了[气压计];1657年荷兰人克里斯蒂安•惠更斯发明了「机械钟表」;1714年荷兰人丹尼尔•华伦海特发明了「温度计」;1759年英格兰和英国人发明「精确航海导航系统」(便携表和六分仪);1764年英格兰人詹姆斯•哈格里夫斯发明了[多轴纺织机];1783年法国人实现了「气球飞行」;1793年美国人伊莱•惠特尼和凯瑟琳•格林发明了「轧棉机」;1796年英国人发明了「疫苗接种术」;1798年瓦特发明了「蒸汽机」;1799年意大利人亚历山德罗•伏特发明「电池」;1804年理杳德•特里维西克等发明了「铁路」;1807年美国人罗伯特•富尔顿发明了「蒸汽轮船」;1816年法国人雷内•拉乃克发明了「听诊器」;1831年英国人迈克尔•法拉弟发明了「电动机」;1831年美国人赛勒斯•麦克科密克发明了「联合收割机」;1838年美国人塞缪尔•莫尔斯发明了「电报」;1839年美国人发明了「硫化橡胶」;1840年英格兰人威廉•塔尔博特发明了[摄影术];1846年美国人发明了「麻醉剂」;1847年奥地利人发明了「杀菌剂」;1852年美国人伊莱沙•奥蒂斯和詹姆斯•搏加德斯发明了「电梯」和「摩天大楼」;1853年法国人卡尔•哈特古拉发明了「阿司匹林」;1856年英格兰人亨利•贝西默发明了「炼钢术」;1858年法国人路易•巴斯德发明了「巴斯德灭菌法」;1859年法国人费迪南德•卡尔发明了「电冰箱」;1859年美国人埃德温•德雷克发明了[油井];1866年瑞典人阿尔弗雷德•诺贝尔发明了硝化甘油[炸药];1868年美国人克里斯托弗•丹尔斯发明了「打字机」;1873年美国人约瑟夫•格利登发明了「带刺铁丝」;1875年英国人约瑟夫•巴泽尔杰特发明了[城市污水处理系统];1876年美国人贝尔发明了「电话」;1877年美国人爱迪生发明了「留声机」;1878年德国人尼古劳斯•奥托发明了「内燃机」;1879年爱迪生发明了「电灯泡」;1879年美国人范妮•法默发明了能准确测量用用的用具「量杯、汤匙和茶匙」;1885年英格兰人斯塔利发明了「自行车」;1887年德国人卡尔•本茨发明了「汽车」;1888年美国人尼古拉•特斯拉发明了「交流电」;1893年美国人惠特科姆•贾德森等人发明了「拉链」;1895年意大利人马可尼发明了「无线电」;1895年安托万•吕米埃发明了[电影];1902年美国人威利斯•卡里尔发明了[空调];1903年美国人塞缪尔•尹索尔发明了[电业];1903年美国人莱特发明了「飞机」;1906年美国人阿尔瓦•费希尔发明了「洗衣机」;1909年美国人贝克兰德发明了「塑料」;1913年美国人亨利•福特发明了[流水装配线];1916年英国人保罗•朗之万发明了[声呐];1927年美国人查尔斯•伯兹埃伊发明了[冷冻食品];1927年美国人法恩斯伍尔斯发明了「电视机」;1931年美国人欧内斯特•劳伦斯发明了[回旋加速器];1935年英国人瓦特发明了「雷达」;1937年美国人华莱士•卡罗瑟斯发明了人造纤维[尼龙];1938年匈亚利人拉迪斯劳•伯罗和乔治•伯罗发明了[圆珠笔];1938年美国人发明了「复印机」;1939年英国人威特尔和德国人欧海因发明了「喷气式发动机」;1942年美国人费米发明了「核反应堆」;1943年美国人霍华德•艾肯发明了「数字计算机」;1944年荷兰人威廉•科尔夫发明了[肾脏透析仪];1946年美国人珀西•斯宾塞发明了[微波炉];1947年美国人肖克莱发明了「半导体晶体管」;1948年美国人雷切尔•富勒•布朗和伊丽莎白•海斯发明了[制真菌素];1949年美国人约瑟夫•伍德兰德和伯纳德•塞尔沃发明了[条形码];1950年美国人格特鲁德•埃利昂发明了[化学治疗];1954年美国人格雷戈里•平卡斯发明了「口服避孕药」;1954年美国人达里尔•查平和加尔文•富勒发明了「太阳能电池」;1955年美国人罗莎琳•雅洛发明了[放射免疫分析法];1956年美国人乔•英格伯格和乔治•德沃尔发明了「机器人」;1957年美国人巴兹尔•赫斯考维兹发明了[内窥镜];1957年美国人戈登•古尔德发明了「激光技术」;1958年美国人杰克•基尔比发明了「集成电路」;1960年美国人威尔逊•格雷德巴齐发明了「心脏起搏器」;1961年德国人勃劳恩发明了「太空飞船」;1962年美国人约翰•皮尔斯发明了「通讯卫星」;1977年美国人杰克•基尔比和杰里•梅利曼发明了能够做基本数学运算的便携式「计算器」;1972年美国人诸曼•沙姆维的外科技术和瑞士人让•弗朗西斯科•波路的免疫抑制药物的结合实现了「器官移植手术」;1977年美国人雷蒙德•达马蒂安发明了「磁共振成像仪器」;1977年美国人史蒂夫•沃兹尼亚克发明了「个人计算机」;1981年美国人罗伯特•贾维克发明了「人造心脏」;1991年瑞士人蒂姆•伯纳斯•李「万维网」的计算机网络程序软件;1996年苏格兰人伊恩•威尔马特和基思•坎贝尔发明「克隆技术」。

超声波与次声波的利用

超声波与次声波的利用

声呐
• 在水中迚行观察和测量,具有得 天独厚条件的只有声波。这是由亍其 他探测手段的作用距离都很短,光在 水中的穿透能力很有限,即使在最清 澈的海水中,人们也只能看到十几米 到几十米内的物体;电磁波在水中也 衰减太快,而且波长越短,损失越大, 即使用大功率的低频电磁波,也只能 传播几十米。然而,声波在水中传播 的衰减就小得多,在深海声道中爆炸 一个几公斤的炸弹,在两万公里外还 可以收到信号,低频的声波还可以穿 透海底几千米的地层,并且得到地层 中的信息。在水中迚行测量和观察, 至今还没有发现比声波更有效的手段。
声呐
•
•
声呐并非人类的专利,丌少动物都有它们自己的 “声呐”。蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉 冲而用耳朵接收其回波,借助这种“主动声呐”它可 以探查到很细小的昆虫及0.1mm粗细的金属丝障碍 物。而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”,能清晰地听 到40m以外的蝙蝠超声,因而往往得以逃避攻击。然 而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低 频超声,从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。看来, 动物也和人类一样迚行着“声呐战”!海豚和鲸等海 洋哺乳动物则拥有“水下声呐”,它们能产生一种十 分确定的讯号探寻食物和相互通迅。 多种鲸类都用声来探测和通信,它们使用的频率比海 豚的低得多,作用距离也进得多。其他海洋哺乳动物, 如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号,迚行探测。
其他海洋哺乳动物如海豹海狮等也都会发射出声呐信号迚行探测声呐声呐作为一种声学探测设备主动式声呐是在英国首先投入使用的丌过英国人把这种设备称为asdic潜艇探测器美国人称其为sonar后来英国人也接受了此叫由于电磁波在水中衰减的速率非常的高无法做为侦测的讯号来源以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段
超声波的利用

水下战争中声纳技术的应用与发展

水下战争中声纳技术的应用与发展

水下战争中声纳技术的应用与发展水下战争,又称海战,是指在水下环境下进行的战争行动。

声纳技术作为水下作战中的重要技术手段,一直被军界广泛关注。

随着技术的不断发展,声纳技术在水下战争中的应用越来越广泛和深入,推动了海军的技术升级和现代化建设。

一、水下战争中的声纳技术声纳技术是指利用超声波在水中传播的特性,从中获取目标物体的信息的技术。

在水下战争中,声纳技术主要应用于以下三个方面:第一、目标探测和定位。

声纳技术可以通过探测水下的声波,获取目标物体的位置、速度、方向等信息。

通过不断地和目标进行距离测量,可以实现目标的三维定位。

第二、通信传输。

水下环境中,电波传输受到限制,而声波可以在水中传播,因此可以用来传输信息。

通过声纳技术,可以实现水下通信、定位和导航。

第三、水下情报搜集。

通过声纳技术,可以获取海洋中各种物质的声学信号,包括海洋生物、物理环境、敌方潜艇等,从而掌握有关情报。

二、声纳技术在水下战争中的发展历程声纳技术在水下战争中的应用历史悠久。

20世纪初期,美国军方开始将声纳技术应用于水下战争中。

当时的声纳技术比较简单,只能进行单向探测,无法进行双向定位。

随着二战的爆发,声纳技术得到了进一步的发展,美国、英国、德国、日本等国家都在大力研发声纳技术。

二战后期,美国军方推出了强大的ASDIC声纳系统,大幅提高了水下情报搜集的能力。

20世纪50年代,美国军方提出了声呐导航系统(SONAR),并在核潜艇上进行了试验。

这种新型声纳系统不仅可以探测目标,还可以导航定位,实现较大范围的目标搜索和定位。

20世纪70年代,美国军队开发出被称为“剪刀声纳”的新型水下声纳系统,其探测距离比旧型声纳技术增加了十倍以上,大大提高了水下作战的效率和水平。

近年来,声纳技术得到了进一步的发展和完善,新型声纳系统不仅能够探测目标,还可以对目标进行细致的分析和识别,同时具备高度的抗干扰能力和保密性能。

目前,全球各大军事大国都在积极发展声纳技术,推动声纳技术的进一步升级和发展。

侧扫声纳

侧扫声纳

侧扫声纳技术。

侧扫声纳技术起源于20 世纪50 年代末,现在已成为广泛应用的海底成像技术。

自60 年代英国海洋研究所推出第一个实用型侧扫声纳系统以来,各种类型的侧扫声纳系统(魏建江等, 1997 ; Flemming , 1982 ; Asplin et al. , 1998 ; Klein , 1985 ; Reedl et al. , 1989) 纷纷问世。

侧扫声纳技术运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态,侧扫声呐技术能直观地提供海底形态的声成像,在海底测绘、海底地质勘测、海底工程施工、海底障碍物和沉积物的探测,以及海底矿产勘测等方面得到广泛应用。

根据声学探头安装位置的不同,侧扫声纳可以分为船载和拖体两类。

船载型声学换能器安装在船体的两侧,该类侧扫声纳工作频率一般较低(10 kHz 以下),扫幅较宽。

探头安装在拖体内的侧扫声纳系统根据拖体距海底的高度还可分为两种:离海面较近的高位拖曳型和离海底较近的深拖型。

高位拖曳型侧扫系统的拖体在水下100 m 左右拖曳,能够提供侧扫图像和测深数据,航速较快(8 kn) 。

多数拖体式侧扫声呐系统为深拖型,拖体距离海底仅有数十米,位置较低,航速较低,但获取的侧扫声纳图像质量较高,侧扫图像甚至可分辨出十几厘米的管线和体积很小的油桶等,最近有些深拖型侧扫声纳系统也开始具备高航速的作业能力,10 kn 航速下依然能获得高清晰度的海底侧扫图像。

现在的侧扫声纳技术有两个缺点,首先它的横向分辨率取决于声纳阵的水平角宽,分辨率随距离的增加而线性增大,其次它给不出海底的准确深度。

当前只有两种声纳可做海底三维成像,即等深线成像和反向散射声成像,前一种是多波束测深声纳(如Multi -beam Sonar System) ,后一种是测深侧扫声纳。

总体说来,前者适宜于安装在船上做大面积测量,后者适宜于安装在各类水下载体上,包括拖体、水下机器人(AUV) 、遥控潜水器( ROV ) 和载人潜水器(HUV) ,进行细致的测量。

探索海洋的钥匙


一、
水母的共震腔里长着一个细柄, 柄上有个小球,小球内有一块小小的 听石。当风暴来临前的次声波冲击水 母耳内的听石时,听石就刺激球壁上 的神经感受器,于是水母就能“听” 到正在来临的风暴的声音,在风暴来 临前就游向大海深处避难去了。
认识水母耳风暴预测仪
科学家们仿照水母的结 构和功能,模拟水母感受次
声呐的作用
声呐是各国海军进行水下监 视使用的主要技术,用于对水下 目标进行探测、分类、定位和跟 踪;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。此 外,声呐技术还广泛用于鱼雷制 导、水雷引信,以及鱼群探测、 海洋石油勘探、船舶导航、水下 作业、水文测量和海底地质地貌 的勘测等。
探寻海洋观测系统
海洋观测系统是对海洋环境状况或现象及其时间、 空间的变化进行调查、监测、监视的系统。
建立海洋观测系统需要哪些技术
设备?
空中建设
1、海上建设: 主要有测报船舶、 海床基、平台站、浮标和自定位 漂流仪等。
2、陆地建设:海洋站、卫星接 收处理站、数据接收处理中心、 GPS观测站、地波雷达和X波段 雷达等。
声波的结构设计制造了水母耳 风暴预测仪。把这种仪器安装
在舰船的前甲板上,它接受到 风暴的次声波时,可令能旋转 360度的喇叭自行停止旋转而指 示风暴的方向,指示器上的数 据则表示风暴的强度。这种探
测仪能提前15小时对风暴作
出预报,对加强航海和渔业安 全起到了重要作用。
什么是声呐?
声呐是一种利用声波在水下的传播特性,通过电 声转换和信息处理,完成水下探测和通讯任务的电子 设备。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
陆地建设
海上建设
3、空中建设:观测卫星、通讯 卫星和海监飞机等。

第一讲进入21世纪的声纳技术

微电子工业的这种迅猛发展势头 ,使得数字式 声纳应运而生 ,并且使声纳设计者面临巨大的机遇 和挑战. 因为 ,作为数字式声纳硬件支撑的 DSP芯 片 ,似乎“无所不能 ”,过去很多受计算机能力限制 的技术 ,现在都可以实现了. 但是 ,很不幸 ,声纳的性 能不仅仅依赖于硬件的能力 ,更大程度上依赖于主 导声纳性能的建模技术 、微弱信号检测算法 、参数估 计理论 、人工智能等.
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

水声学发展简史

水声学发展简史声纳起源:1490年,意大利列昂纳多•芬奇在摘记中写道:“如果使船停航,将长管的一端插入水中,而将管的开口放在耳旁,则能听到远处的航船。

”——它是人类利用水声探测水下目标的最早记载,这种原始“声纳”一直到第一次世界大战还广为采用。

水声的第一次定量测量:1827年,瑞士物理学家D.Colladon和法国数学家C.Sturm 合作,在日内瓦测量了声速,测得的声速值为1435米/秒,与现代测量值十分接近。

水声换能进展:1840年,焦耳发现了磁致伸缩效应,1880年皮埃尔•居里发现了压电效应;在此基础上,后人支撑和发展了水声压电换能器和磁滞伸缩换能器,实现水中电能和声能之间的转换。

水声第一个回声定位方案:1912年,英国“泰坦尼克号”和冰山相撞海难事件发生后不久,英国人L.F.Richardson提出水下回声定位方案,他本人未能实现这一方案。

军用声纳发展(第一次世界大战):第一次世界大战后期,反潜成为一个主要研究方向;法国物理学家ngeven和俄国电气工程师C.Chilowsky采用电容发射器和碳粒接收器作了水下目标的探测实验,1916年接收到海底回波和200米以外的一块装甲板的回波;1917年Langeven研究成功了石英-钢夹心换能器,并利用了真空管放大器,首次将电子学应用于水声技术;1918年,成功地探测到1500米以外的水下潜艇的反射声。

他首次实现了利用回声探测水下目标。

第一次世界大战后:水声技持续发展,1925年研制用于传播导航的水声设备——回声测深仪。

第二次世界大战:进一步推动水声技术的发展,取得很多成果:主、被动声纳,水声制导鱼雷,音响水雷和扫描声纳等。

第二次世界大战后:随着电子信息技术和水声技术的迅速发展,形成了低频、大功率、大基阵和综合信号处理为特征的新一代声纳。

近年来,最佳时空增益处理机理论的发展、信号处理的自适应技术和大规模集成电路的应用,又酝酿更新一代水声设备的诞生。

声呐


全方位布下天罗地 网,各种声呐非得找出 潜艇不可
毫无防备的日本军舰发动进攻呢? 原因很简单,美国海军已经使用上了秘密武
器——声呐。 真正能够应用于实战的声呐,正是诞生于二战期间。史 无前例的残酷战争和飞速发展的战争技术,令声呐技术出现 了爆炸式的发展。 二战结束后,冷战又开始了。整个冷战期间,各国都加速研 究声呐技术,美国甚至将声呐技术列为与核武器同等重要的国家 战略发展计划。声呐与军舰,尤其是潜艇之间,永远是“魔高一 尺道高一丈”的关系,探测与反探测的竞争永远不会停止。
用于战争,而是作为探测冰山的一种技术进行应用。
生不逢时
没有多久,随着第一次世界大战的 爆发和潜艇战的广泛开展,声呐很快就 在反潜战中大显身手。1915年,第一种
声呐
居里先生的贡献
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皮埃尔·居里居然是声 呐的发明者之一!
声呐不仅可以用于战争,在海 洋科考方面也是一把好手
声呐其实也可以看作
是仿生学的结晶,在自然
界,很多动物都拥有声呐
功能,比如大海中的鲸
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类,还有更著名的蝙蝠
泰坦ห้องสมุดไป่ตู้克号的贡献
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用于探测潜艇的声呐装置问世,当时,这种设备还不 叫声呐,而是起了一个冗长难记的名字——探测潜艇 的回波位置。这个名字实在是……哎,不提也罢。况 且,这种设备投放战场的时间有点晚,一战中如火如 荼的潜艇战已经过去,因此这种最早的军用声呐不仅 没有获得什么立功的机会,连实战检验性能的机会也 不多。
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