带你探寻水面舰艇的水下耳目
- 2015/11/20 15:02:39 6583
- 来源：中国科普博览
要发现在水下活动的潜艇并击沉它，探测设备和反潜反潜战尤其是水面舰艇的“水下耳目”的声纳，目前仍旧是探测潜艇的为有效的工具。
声纳(SONAR)的意思是“声导航和测距”（SOund Navigation And Ranging）。60年代以来，以低频、大功率、大基阵为特点的声纳问世；随着微电子技术的发展，各种规模的集成电路取代了晶体管，计算机也进入了声纳技术领域，出现了一批全新的数字化声纳。
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）。
海底反射的原理
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。
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。
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