坐底聲吶

聲吶并非人類的專利，不少動(dòng)物都有它們自己的"聲吶"。蝙蝠就用喉頭發(fā)射每秒10-20次的超聲脈沖而用耳朵接收其回波，借助這種"主動(dòng)聲吶"它可以探查到很細(xì)小的昆蟲及0.1mm粗細(xì)的金屬絲障礙物。而飛蛾等昆蟲也具有"被動(dòng)聲吶"，能清晰地聽到40m以外的蝙蝠超聲，因而往往得以逃避攻擊。然而有的蝙蝠能使用超出昆蟲偵聽范圍的高頻超聲或低頻超聲，從而使捕捉昆蟲的命中率仍然很高。看來(lái)，動(dòng)物也和人類一樣進(jìn)行著"聲吶戰(zhàn)"!海豚和鯨等海洋哺乳動(dòng)物則擁有"水下聲吶"，它們能產(chǎn)生一種十分確定的訊號(hào)探尋食物和相互通迅。

多種鯨類都用聲來(lái)探測(cè)和通信，它們使用的頻率比海豚的低得多，作用距離也遠(yuǎn)得多。其他海洋哺乳動(dòng)物，如海豹、海獅等也都會(huì)發(fā)射出聲吶信號(hào)，進(jìn)行探測(cè)。

海豚聲吶的靈敏度很高，能發(fā)現(xiàn)幾米以外直徑0.2mm的金屬絲和直徑lmm的尼龍繩，能區(qū)別開只相差200卜s時(shí)間的兩個(gè)信號(hào)，能發(fā)現(xiàn)幾百米外的魚群，能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會(huì)碰到竹竿;海豚聲吶的"目標(biāo)識(shí)別"能力很強(qiáng)，不但能識(shí)別不同的魚類，區(qū)分開黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質(zhì)材料，還能區(qū)分開自己發(fā)聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波;海豚聲吶的抗干擾能力也是驚人的，如果有噪聲干擾，它會(huì)提高叫聲的強(qiáng)度蓋過(guò)噪聲，以使自己的判斷不受影響;而且，海豚聲吶還具有感情表達(dá)能力，已經(jīng)證實(shí)海豚是一種有"語(yǔ)言"的動(dòng)物，它們的"交談"正是通過(guò)其聲吶系統(tǒng)。尤其是僅存于世的四種淡水豚中最珍貴的一種-我國(guó)長(zhǎng)江中下游的白鰭豚，它的聲吶系統(tǒng)"分工"明確，有為定位用的，有為通訊用的，有為報(bào)警用的，并有通過(guò)調(diào)頻來(lái)調(diào)制位相的特殊功能。

終身在極度黑暗的大洋深處生活的動(dòng)物是不得不采用聲吶等各種手段來(lái)搜尋獵物和防避攻擊的，它們的聲吶的性能是人類現(xiàn)代技術(shù)所遠(yuǎn)不能及的。解開這些動(dòng)物聲吶的謎，一直是現(xiàn)代聲吶技術(shù)的重要研究課題。而我們?nèi)祟惏l(fā)明的"聲吶"就是通過(guò)鯨和海豚的原理發(fā)明的。

聲吶是英文縮寫"SONAR"的音譯，其中文全稱為:聲音導(dǎo)航與測(cè)距，Sound Navigation And Ranging"是一種利用聲波在水下的傳播特性，通過(guò)電聲轉(zhuǎn)換和信息處理，完成水下探測(cè)和通訊任務(wù)的電子設(shè)備。它有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種類型，屬于聲學(xué)定位的范疇。聲吶是利用水中聲波對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位和通信的電子設(shè)備，是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最重要的一種裝置。

聲吶裝置一般由基陣、電子機(jī)柜和輔助設(shè)備三部分組成。基陣由水聲換能器以一定幾何圖形排列組合而成，其外形通常為球形、柱形、平板形或線列行，有接收基陣、發(fā)射機(jī)陣或收發(fā)合一基陣之分。電子機(jī)柜一般有發(fā)射、接收、顯示和控制等分系統(tǒng)。輔助設(shè)備包括電源設(shè)備、連接電纜、水下接線箱和增音機(jī)、與聲吶基陣的傳動(dòng)控制相配套的升降、回轉(zhuǎn)、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置，以及聲吶導(dǎo)流罩等。

換能器是聲吶中的重要器件，它是聲能與其它形式的能如機(jī)械能、電能、磁能等相互轉(zhuǎn)換的裝置。它有兩個(gè)用途:一是在水下發(fā)射聲波，稱為"發(fā)射換能器"，相當(dāng)于空氣中的揚(yáng)聲器;二是在水下接收聲波，稱為"接收換能器"，相當(dāng)于空氣中的傳聲器(俗稱"麥克風(fēng)"或"話筒")。換能器在實(shí)際使用時(shí)往往同時(shí)用于發(fā)射和接收聲波，專門用于接收的換能器又稱為"水聽器"。換能器的工作原理是利用某些材料在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下發(fā)生伸縮的壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)。

聲吶的分類可按其工作方式，按裝備對(duì)象，按戰(zhàn)術(shù)用途、按基陣攜帶方式和技術(shù)特點(diǎn)等分類方法分成為各種不同的聲吶。例如按工作方式可分為主動(dòng)聲吶和被動(dòng)聲吶;按裝備對(duì)象可分為水面艦艇聲吶、潛艇聲吶、航空聲吶、便攜式聲吶和海岸聲吶等。

主動(dòng)聲吶:主動(dòng)聲吶技術(shù)是指聲吶主動(dòng)發(fā)射聲波"照射"目標(biāo)，而后接收水中目標(biāo)反射的回波時(shí)間，以及回波參數(shù)以測(cè)定目標(biāo)的參數(shù)。大多數(shù)采用脈沖體制，也有采用連續(xù)波體制的。它由簡(jiǎn)單的回聲探測(cè)儀器演變而來(lái)，它主動(dòng)地發(fā)射聲波，然后接收回波進(jìn)行計(jì)算，適用于探測(cè)冰山、暗礁、沉船、海深、魚群、水雷和關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)的隱蔽的潛艇;

被動(dòng)聲吶:被動(dòng)聲吶技術(shù)是指聲吶被動(dòng)接收艦船等水中目標(biāo)產(chǎn)生的輻射噪聲和水聲設(shè)備發(fā)射的信號(hào)，以測(cè)定目標(biāo)的方位和距離。它由簡(jiǎn)單的水聽器演變而來(lái)，它收聽目標(biāo)發(fā)出的噪聲，判斷出目標(biāo)的位置和某些特性，特別適用于不能發(fā)聲暴露自己而又要探測(cè)敵艦活動(dòng)的潛艇。