聲納

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法國F70級巡防艦 La Motte-Picquet裝置於艦尾的DUBV43或DUBV43C可變深度聲納

聲納,又译聲呐,是英文缩写SONAR的音译,其英文全称为“Sound Navigation And Ranging”(声音导航与测距),是一种利用声波在水下的传播特性,通过电声转换信息处理,完成水下探测和通讯任务的电子设备。它有主動式和被動式兩种類型,屬於聲學定位的範疇。

聲納系統的音頻從次聲波超音波都有。

中文译名[编辑]

“声纳”和“声呐”都是英文缩写词SONAR的音译。按《辞海》中词条所述,应写为“声呐”而非“声纳”[1]。但与此相反的是,汉典等网站则只收录了“声纳”[2]而未收录“声呐”。Google搜索亦显示简体中文繁体中文网站上“声纳”的实际使用率皆远远多于“声呐”,包括中华人民共和国工业和信息化部等网站中亦使用“声纳”[3]

運作方式[编辑]

作为一种声学探测设备,主动式声呐是在英国首先投入使用的,不过英国人把这种设备称为"ASDIC"(潜艇探测器),美国人称其为"SONAR",后来英国人也接受了此叫法。

由于电磁波在水中衰减的速率非常的高,无法做为侦测的讯号来源,以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。无论是潜艇或者是水面船隻,都利用这项技术的衍生系统,探测水底下的物体,或者是以其作為导航的依据。

類型[编辑]

声呐系统可以大致上分为两类:主动与被动。「主动声呐」工作原理与雷达类似,会自己发出音响讯号,借由这个讯号接触物体后反射回来的变化,做为计算这个物体的相对方位与距离的资料(原理请参见“多普勒效应”)。「被动声呐」的作用和传统的水下听音装置“水听器”(Hydrophone)极为相近,不发出任何讯号,只接收来自于周遭的各种音頻讯号来判断与识别不同的物体。

安裝位置[编辑]

传统上潜艇安装声呐的主要位置是在最前端的位置,由于现代潜艇非常依赖被动声呐的探测效果,巨大的收音装置不仅仅让潜艇的直径水涨船高,原先在这个位置上的鱼雷管也得乖乖让出位置而退到两旁去。

其他安装在潜艇上的声呐型态还包括安装在艇身其他位置的被动声呐听音装置,利用不同位置收到的同一讯号,经过电脑处理和运算之后,就可以迅速的进行粗浅的定位,对于艇身较大的潜艇来说比较有利,因为测量的基线较长,准确度亦较高。

另外一种声呐称为“拖曳声呐”,因为这种声呐装置在使用时,以缆线与潜艇连接,声呐的本体则远远的拖在潜艇的后面进行探测,拖曳声呐的使用大幅强化潜艇对于全方位与不同深度的侦测能力,尤其是潜艇的尾端。这是因为潜艇的尾端同时也是动力输出的部分,由于水流的声音的干扰,位于前方的声呐无法听到这个区域的讯号而形成一个盲区。使用拖曳声呐之后就能够消除这个盲区,找出躲在这个区域的目标。

歷史[编辑]

聲納技術至今已有超過100年歷史,它是1906年由英國海軍李維斯·理察森英语Lewis Nixon (naval architect)(Lewis Nixon)所發明。他發明的第一部聲納儀是一種被動式的聆聽裝置,主要用來偵測冰山??[4]。這種技術,到第一次世界大戰時開始被應用到戰場上,用來偵測潛藏在水底的潛水艇,这些声呐只能被动听音,属于被动声呐,或者叫做“水听器”。

在1915年,法国物理学家保羅·朗之萬与俄国电气工程师Constantin Chilowski合作发明了第一部用于侦测潜艇的主动式声呐设备。尽管后来压电式变换器取代了他们一开始使用的静电变换器,但他们的工作成果仍然影响了未来的声呐设计。1916年,加拿大物理学家Robert Boyle承揽下一个属于英国发明研究协会的声呐项目,Robert Boyle在1917年年中制作出了一个用于测试的原始型号主动声呐,由于该项目很快就划归反潜/盟军潜艇侦测调查委员会(ASDIC,Anti/Ailled Submarine Detection Investigation Committee)管辖,此种主动声呐亦被称英国人称为“ASDIC”,为区别于SONAR的音译“声呐”,将ASDIC翻译为“潜艇探测器”。

到1918年,英国和美国都生产出了成品。1920年英国在皇家海军HMS Antrim号上测试了他们仍称为"ASDIC"的声呐设备,1922年开始投产,1923年第六驱逐舰支队装备了拥有ASDIC的舰艇。1924年在波特兰成立了一所反潜学校——皇家海军Ospery号(HMS Osprey),并且设立了一支有四艘装备了潜艇探测器的舰艇的训练舰队。

1931年美国研究出了类似的装置,称为SONAR(声呐)。


目标运动分析[编辑]

目标运动分析(Target Motion Analysis, 简写TMA),是综合舰船所有探测器数据,对目标进行定位的方法。对于反潜作战非常重要。而潜艇为了自身的隐蔽,不能使用主动探测设备,被动声纳运动分析是唯一的目标定位方法。

參考[编辑]

  1. ^ 《辞海》普及版. 上海辞书出版社. 1999年9月第1版,2000年5月第4次印刷: 上册 第1527页. ISBN 7532695744 请检查|isbn=值 (帮助) (中文(中国大陆)‎). 
  2. ^ 声纳(聲納)
  3. ^ 图像声纳技术
  4. ^ 維基英文頁並未認可,About.com聲納的歷史[來源請求]