|
! Z% A7 I0 \# ]) w6 H+ [8 A; S0 e7 ~
声呐系统主要包括干端（水上部分）和湿端（水下部分）两个组成部分。湿端主要由水声换能器或换能器基阵、电缆、水下接线箱和增音机、与声呐基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置，以及声呐导流罩等其他辅助设备组成。其中，换能器是声呐中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。换能器有两个用途：1）在水下发射声波，即“发射换能器”，相当于空气中的“扬声器”；2）在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的“听筒”。换能器在实际使用时往往兼备发射和接收声波功能。被动声呐中专门用于接收的换能器又称为“水听器”换能器的工作原理是利用某些材料在电磁场的作用下发生压电效应或磁致伸缩效应，从而使能量（信息）在电磁形式和声波形式直接转换。而换能器基阵是由换能器以一定几何图形排列组合而成，其外形通常为球形、柱形、平板形或线列行，功能上可分为接收基阵、发射基阵或收发合一基阵。干端主要由信号源、发射设备、信号处理系统、电源设备、显控单元等构成。其中水声信号处理系统由信号处理软件以及配套运算硬件模块组成，是干端的核心部件，能为阵列提供声呐信号仿真，并将声呐的阵元域数据进行处理，模拟搜索跟踪目标的工作流程。如果把声呐系统比作人体，那水声信号处理系统相当于大脑。先进的信号处理系统能够在复杂的海洋背景噪声中分离出目标声波，更好的辅助声呐员发现并锁定目标 / T9 G3 V& v! ^" V2 d& @
- K2 k# E5 ]/ F& c& r
经过一百年的发展，对于水面舰艇的搜索方式已由一战前的“登塔远望”发展到如今的预警机、遥感卫星全天时、全天候监视。但对于潜艇的搜索方式近一百年期间一直是以声呐为主。不过随着声呐技术的进步，如今声呐不仅可以搜索潜艇，还能对潜艇进行远距离预警、识别、跟踪、干扰。而且声呐的形式也由单一的舰载声呐扩充为拖曳声呐、吊放声呐、浮标声呐等，探测距离和精度也大幅提升。
4 ^ ]6 Z* a* ^6 E* e 
5 q$ L5 m J! a; r* H9 g 水声通信：水声信息传输技术的大致工作原理是将文字、语音、图像等信息换成电信号，并由编码器将信息数字化处理后，由换能器将电信号转换为声信号。声信号通过水这一介质传播，将信息传递到接收换能器，并将声信号又转换为电信号，经解码器破译后还原成原来的文字、语音、图像等信息。由于光和电磁波在水下传播能力极差，水声信息传输目前依然是水下信息交换的核心技术手段，包括舰艇用通信声呐、通信潜标、通信浮标、水声信息传输网络节点等设备形式。特别对于潜航状态的潜艇，水声通信是在其不上浮暴露自己的前提下，最有效的与外界通信的方式。此外，水声通信使得向水下潜器发送命令和传送数据成为了可能，这极大的促进了无人潜水器的发展随着水声通信技术日益成熟，水声通信技术正逐步由军用向海洋环境监测、海洋灾难预警等民用领域推广。
7 N) w! Q- X X8 ~ 
# J: V7 k5 [0 f/ T6 z
声呐干扰 8 C+ `1 g0 t. e. W+ q! B. }1 V
潜艇普遍利用被动声呐对水面舰艇进行跟踪，并伺机发射鱼雷远距离伏击水面舰艇，对水面舰艇造成巨大威胁。为对抗潜艇被动声呐的跟踪和定位，水面舰艇通常具有发射噪声干扰的能力，通过宽带噪声降低潜艇声呐的接收信噪比（使舰船噪声淹没在干扰器噪声之中），形成一定的干扰区域，水面舰艇趁机在该区域内进行机动规避，从而摆脱潜艇跟踪。常见的干扰器有低频噪声干扰弹和高能炸药干扰弹（在水下连续起爆，形成连续爆炸噪声，具有噪声源级高、频带覆盖宽的特点）。
4 s6 T. o! `* x; Q% C/ C; a7 X .智能化水下兵器 + u3 G' g$ [9 _1 O" ~; U
鱼雷和水雷是当今主流的水下兵器。鱼雷是一种主动攻击性的水中兵器。而传统的鱼雷是通过导线制导，即利用导线（一般为光纤）将鱼雷与发射平台（如潜艇等）上的火控系统相连，从而实现火控系统对于鱼雷的控制，引导其驶向目标。导线的长度一定程度上限制了鱼雷的有效射程。而声呐技术的小型化，使鱼雷可以装备被动/主动或主被动联合声呐自导引头，从而具有主动跟踪的能力。传统的水雷是一种被动防御性的水中兵器，通过碰撞或磁力引爆，较容易被发现或排除。而装有被动声呐的水雷不仅伪装隐蔽能力增强,还具有识别控制和主动攻击的能力。同时，被动声呐的应用丰富了水雷的触发机制，也使得误入雷区的舰
4 k; l7 o4 u' C/ A' N' ^1 F 艇陷入“开声呐不是，不开也不是”的窘境。 / \$ |, f0 W- L* y; o( z
( G/ w' q% k0 [5 K# ~' \' d 声呐的民事应用 ：随着声呐功能的增强以及成本的降低，声呐在海洋科学、海产业、休闲娱乐等方面的运用愈发广泛。
8 i% F! ~6 R3 X: i 鱼群探测和渔业管理 ：“探鱼仪”是一种可用于发现鱼群的动向、鱼群所在地点、范围的声呐系统,利用它可以大大提高捕鱼的产量和效率;“助鱼声呐设备”可用于计数、诱鱼、捕鱼、或者跟踪鱼群等;“声学屏障”可利用于海水养殖场，防止鲨鱼的入侵,以及阻止经济鱼类的外逃。 $ `! D; m L1 P# O) l- _7 M
海洋测绘和勘探 ：声呐系统(如测深声呐、侧扫声呐、图像声呐等)与全球定位系统(GPS)相结合,可实时绘制出全球海域的电子海图(ECDIS),这为舰船综合导航系统的建立奠定了重要的技术基础。低频声呐地层剖面仪也已成功地应用于海底结构勘察、海底油气资源勘探、海底考古、海底管道铺设等工程中。
( @) g( a3 y) t, } 
9 i* s1 e: D, }& Q0 k 海洋环境监测： 声呐可用于对海洋环境进行监测。水声反向散射仪可以用于记录声呐散射强度,从而反应海洋中废物聚集度；多普勒海流计可以测出海流产生的多普勒频移,从而遥测各层深度的河流剖面;矢量平均海流计利用声波通过海水中悬浮的泥砂、生物、污染物的反向散射可以遥测悬浮物的浓度剖面。同时，声呐技术可用于建立一个庞大的全球海洋温度、海流、潮汐数据和资源监测网络，并能实现数据的可靠实时传输，将对人类认识海洋、预警灾难性气候、环境保护等方面发挥非常重要的作用。1991 年由美、中、法、德等国家联合参与的全球海洋声学测温计划(ATOC)已经成功地预测了全球气候变暖的程度。
- [( Y& x3 s( e$ a, Q4 q 助潜设备：手提式小型声呐可以作为潜水时水下定位和通信设备。在危急时刻也可以作为水下求救信标。
o) j6 Q- s9 `: i
3 {' P. d9 ]% ]; U3 f
1 Y9 _9 S# B6 R2 \# v
- \0 L: s8 R% I! w+ m Y1 S5 ~1 W
| 
