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在《美人鱼》这部电影中,人类用声呐进行海洋探测,为什么在海里用的是声呐呢?为什么在海洋里不能像在宇宙空间那样使用雷达呢?
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原因是海水作为海洋中的能量传输介质是导体;当电磁波辐射到海水中时,其大部分能量将被海水吸收,因此传播距离受到严格限制。光波是频率较高的电磁波,在海水中吸收和衰减更严重;浑浊的海水会严重影响其传播。 ) v* i( l1 G6 s( e& a/ c$ g
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而声波被海水吸收和衰减很小,可以传播很长的距离。以相同能量的电磁波与声波的比值计算,声波能量的吸收和衰减小于电磁波能量的千分之一。也就是说,电磁波传播1公里时消失,而声波可以传播1000公里。 ! B: G! ~+ N: f4 x- t$ ^2 M
因此,声波是海洋中信息传输的理想形式。 & }6 R& _, U8 N
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第一次世界大战期间,德国采取了无限制潜艇政策,这对英方造成了沉重打击。为了防止潜艇和反潜,法国物理学家郎志万研究了水下超声波的反射,利用1880年法国化学家发现的压电晶体制造了压电陶瓷,并在第二次世界大战中创立了超声波学和水声学,随着电子技术的发展和超声、水声基础研究的深入,人们利用压电陶瓷制作声纳。当时,几乎所有船只都配备了声纳,并在战争中发挥了重要作用。然而,半个多世纪后,除了海洋探测器和鱼类探测器之外,几乎所有声纳的发展都是用于军事目的的。 * C& u( b! T9 I! i7 S( x. y D
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直到20世纪60年代,声纳的使用才扩展到今天的海洋开发,为军事和海洋开发开发了许多声纳系统,其中,距离声纳、探雷声纳、声导鱼雷、多普勒导航仪和其他声纳系统设备用于军事;用于海洋开发的声纳系统设备包括海洋环境测量、海底勘探、海洋生物遥感与跟踪、水下通信、目标定位等。 ! R% b4 M$ c2 [( T2 W
声纳设备种类繁多,型号繁多。根据其工作模式,可分为被动声纳和主动声纳。
8 H0 e. T* I, P; J( Q4 E' q! {% V8 \ 被动声纳本身不发射声信号,但只在被动接收状态下工作,因此也称被动声纳。
0 l" a; |3 d7 C- v/ M' ], j( e, T 被动声纳主要用于检测目标辐射的声信号,如潜艇噪声、鱼类噪声、etc。 . _$ r1 [5 E4 s9 F, B/ @; O
被动声纳主要由压电陶瓷元件组成的接收换能器阵列、接收器和终端装置组成:接收换能器阵列将声信号转换为电信号,并由接收器放大。终端设备用于显示和存储被测信号,供操作员监控和识别。 7 G$ p1 u$ d J# b- ~" X. Z6 }
主动声纳是主动声纳。它通过对自身发送到海洋的声信号和目标反射回波进行处理,达到测距和定位的目的。它广泛应用于海洋目标的检测、定位和导航。 " K6 R/ g5 c7 z# K$ k: O" E7 E
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