声纳定义

什么是声纳？

SONAR 是 Sound Navigation and Ranging（声纳定位与测距）的缩写。在此，Navigation（导航）表示检测目的地路线或方向的过程。此处，Navigation 暗示检测水下物体的方法。Navigation 也可以定义为潜艇导航。Ranging（测距）表示设备与物体之间的距离。这意味着 SONAR 是一种通过发送声波或回声来检测水下物体的设备。声波之所以被优先选择，是因为它在水中的传播速度比任何其他介质（光波或雷达波）都要快。让我们看一下它的定义。

定义

SONAR 或 Sound Navigation and Ranging 是一种通过发送声波（随后被物体反射）来检测水下物体系统的技术。

历史

• SONAR 最初是在第一次世界大战期间开发的，用于探测冰山和潜艇。
• 大约在 1930 年代，SONAR 被用来探测鱼群。
• 到第二次世界大战结束时，SONAR 被用于探测和捕猎海洋中的鲸鱼。
• 进行了许多改进，科学家们开始将其用于海洋学研究。
• 围绕第二次世界大战，对海洋中声波传播的研究取得了飞速发展。
• SONAR 这个词大约在 1942 年被提出。
• 利用声学研究海洋生命在 20 世纪得到了实施。
• 它在生物和非生物研究中都很受欢迎。非生物研究是指军事行动、导航等的研究。
• 主动声学测距设备被用于探测海洋深度和海洋生物。
• SONAR 也被用于检测和识别无脊椎动物和鱼类。
• 随着最新技术的发展，SONAR 使用了新技术和灵敏的设备。

原则

声纳定位与测距系统 (SONAR) 使用高频超声波来探测水下的物体或生物。

SONAR 的工作原理

SONAR 向海洋中的水下发送声波。我们也可以说它向水下发送声波脉冲。物体反射波的现象如下图所示

SONAR 的概念基于与上述相似的现象。

当这些声波击中鲸鱼、鱼、潜艇等任何物体时，它会反射回声源。因此，声源 (SONAR) 发出的声波可以称为发射器。它也充当接收器，因为它接收来自物体的反射声波。SONAR 计算声波发送和接收之间的时间差。借助时间，可以计算出 SONAR 与检测到的物体之间的距离。

声音的速度是已知的。因此，SONAR 可以通过两者之间的时间轻松计算出距离

SONAR 类型

SONAR 使用换能器或声波来探测水下物体。

物体探测过程与雷达系统相似。SONAR 分为两种类型，即主动声纳和被动声纳。

让我们详细讨论以上类型的 SONAR。

主动声纳

主动声纳定位与测距系统使用换能器作为发射声波的声源。换能器以信号或脉冲的形式发射声波。

这些波在水下传播。一旦波到达物体，它就会被反射。从物体反射回来的波到达换能器。声波脉冲的速度是固定的。SONAR 测量声波发送和接收之间的时间。这有助于计算 SONAR 和物体之间的距离。同样，借助 SONAR 可以轻松计算出海洋深度等。

如下所示

被动声纳

被动声纳不像主动声纳那样发射自己的声波。因此，被动声纳常用于科学研究和军事应用。此类应用不希望他们的信号或波被他人发现。被动声纳监听来自外部声源传输的声信号。

被动声纳探测海洋中来自水下物体的入射声波。只有当它与其他被动监听设备结合使用时，才能测量其距离。

SONAR 概念

声纳定位与测距系统的概念源于蝙蝠或鲸鱼。蝙蝠在夜间发出回声定位声波。这有助于它们捕捉猎物。蝙蝠发出的回声在撞击物体（特别是昆虫）后会反射回来。反射回来的回声帮助蝙蝠确定昆虫的距离。此过程也称为生物声纳。

声波在水中的衰减较小。声波也被认为是机械波，它们在水中不会损失任何能量。

SONAR 的优点

声纳定位与测距系统的优点列于下

• 高精度
• 速度快
• 水中衰减少
• 低成本
• 它用于各种水上活动和海洋学研究。

SONAR 的缺点

声纳定位与测距系统的缺点列于下

• SONAR 发出的声波可能会干扰海洋生物，危及它们的生命。
• 需要高频波来克服水下的损耗。这种高频波对水下的生物构成威胁。

SONAR 的应用

声纳定位与测距系统的应用列于下

• 探测水生生物。
• 探测水下冰山。
• 检测任何水下威胁。
• 探测潜艇。
• 在医学成像中，使用一种称为声图的方法来检测癌细胞。
• 在军事中探测敌方舰艇。
• 检测输送石油和天然气的大型管道中的损坏。
• 探测海深。
• 确定水下物体速度。