深海是一个黑暗而恶劣的环境。这里的许多动物使用声音来确定方向、寻找食物和交流，而不是依靠视觉。鲸鱼、海豚等都擅长利用声波。
潜艇也是如此，在水面航行时，可以使用潜望镜和雷达来确定周围环境，但一旦进入水中，就无法再使用光学和雷达设备了。光波和电磁波在这里都没用，在最清澈的海水中，光只能穿透几十米，很长的波也只能穿透100、200米，所以没有更多的办法了。
迄今为止，唯一有效的传播介质是声波，借助水声通道，声波可以传输至数千公里之外。1944年，美国莫里斯尤因博士做了一项实验，让同事登上伯克利号驱逐舰进行长途航行。由于定期向水中投放炸弹，驱逐舰行驶了1500公里，但尤因仍然可以清楚地听到基地水中的爆炸声！
伯克利号驱逐舰DE-51
他推测深海中存在神秘的“声学通道”，可以让声波以最小的能量损失传播数千英里，事实也确实如此。因此，利用声波的声纳成为水下潜艇的“眼睛”和“耳朵”。
深海声波通道
1912年4月，英国豪华游轮“泰坦尼克号”在首航时不幸撞上冰山沉没，造成1517名乘客遇难，震惊世界。你可能也受到了这个影响。一个多月后，英国工程师刘易斯尼克森向专利局申请了世界上第一个声纳探测器的专利，用于探测海洋中的冰山。
第一次世界大战期间，当潜艇进入战场时，人们迫切需要搜索水下潜艇，声呐成为搜索潜艇和潜艇探测目标的工具。
1920年，英国研制出第一台112型船用声纳，1922年正式生产。当时，声纳及相关部门被列为绝密，代号为“ASDIC”。
自1944年以来的ASDIC显示设备
没想到，新版《牛津英语词典》的编辑们发现了这个新词，并发帖询navy是什么意思。海军既然不敢发声，就假装成立了一个堂堂正正的“反潜探测装置调查委员会”。所以早期英国人称声纳为ASDIC。
几年后，美国也研制出了类似的设备，称为“声音导航和测距设备”，简称“SONAR”。后来，这个名字被广泛接受为索纳的标准名称。
声纳有两种类型主动声纳和被动声纳。主动声纳发射脉冲声波并通过目标回波获取信息，由发射阵列、接收阵列和信号处理器组成。被动声纳只接收但不发射，仅拾取目标噪声以提供完全隐蔽。
早期的潜艇有简单的阶梯式或探照灯式主动声纳，可以发射“pinging”单波束脉冲。现代主动声纳要复杂得多，波束也被改变为多种频率和模式，并且可以同时发送和接收多个扇区。
声纳士兵不再仅仅依靠耳朵和经验来寻找敌人，而是通过计算机处理的信号从声纳瀑布图输出中分析目标，以补充耳朵监测。
被动声纳瀑布图，横轴为时间，纵轴为方向
主动声呐精度高，可以准确计算目标方向、距离、速度、路径以及鱼雷等武器的绑定参数。主动声纳的相对测距精度约为1至5，而被动声纳的相对精度仅为5至10。
然而主动声纳就像在黑暗中打开手电筒一样，在照亮目标的同时也暴露了自己，因此很少在潜艇上使用。在大多数情况下，仍然依靠被动声纳来感知环境、远程警告以及监视和跟踪目标。
现代潜艇配备七八个以上不同的声纳，涵盖预警、攻击、避碰、导航、通信等各个方面，可以提供360度全向覆盖。
供应各种潜艇声纳
主要类型包括艏多功能声纳、侧阵声纳、拖船阵列声纳、探雷/避碰声纳、侦察声纳、潜艇导航声纳、水下通信声纳、水下环境传感器等。
这些声纳协同工作，使潜艇能够在水下自由航行。美国和苏联长期以来在声纳领域争夺优势。英国、法国、德国等国家也各具特色，形成独立水平。
1.播放器主/被动多功能声呐。
船头面积较大，远离动力系统和螺旋桨，环境最安静，非常适合安装声纳。包括发射阵列、接收阵列和信号处理器。发射阵列和接收阵列必须分开安装，以避免相互干扰。
苏联维克多级潜艇巨大的艏部空间
艏声纳具有声孔径大、频率覆盖范围广、垂直和水平分辨率强等特点。当接收阵列单独工作时，它是被动声纳；当与发射阵列联合工作时，它是主动声纳。
接收阵列一般有圆柱形阵列、形阵列和共形阵列三种类型。
美国潜艇喜欢这种较旧的阵列，自1958年的AN/BQS-6以来一直在使用它。最初是非常复杂的模拟波束形成，后来改为数字计算机控制。
BQS-6A后来更名为AN/BQS-11，6B更名为AN/BQS-12，并于1965年升级为AN/BQS-13并装备在洛杉矶级核潜艇上。海狼级和弗吉尼亚级是新的AN/BQS-13DNA。
海狼级潜艇的形阵列，下方是鼓形发射阵列。
海狼级形阵列巨大，直径达7m，发射阵列位于形阵列下方，探测范围和分辨率非常强，是攻击核潜艇中威力最强的。
苏联潜艇更喜欢圆柱形阵列，其性能与相同尺寸的形阵列相似。只有在垂直方向搜索时，圆柱形阵列受其形状的影响，波束宽度会随着俯仰角增加，导致分辨率下降，而形阵列则可以保持相同的宽度，并具有更好的垂直分辨率。
苏联时期的维克多级、基洛-877级、塞拉级、阿库拉级都是圆柱形阵列。现在俄罗斯也开始使用形阵列，亚森级核潜艇的“阿贾克斯”形阵列直径超过6米，性能非常强大。
基洛级潜艇圆柱形阵列
圆柱形阵列的空间利用率比较好，鱼雷发射管可以上下扩展。形布置很容易挡住发射管的位置，因此一些潜艇被迫向后移动鱼雷发射管，从肩部斜向发射。
如今，这两种基本阵列正在被更先进的共形阵列所取代。第7至第10艘弗吉尼亚级核潜艇，如俄罗斯的拉达级常规潜艇，已开始用诺斯罗普格鲁曼公司的轻型宽波束共形阵列替换旧阵列。
计划对弗吉尼亚级进行改装，顶部配备大孔径共形阵列
共形阵列可以安装在潜艇壳体表面，以增加孔径尺寸并提高性能，而不影响潜艇的运动。与柱面阵列一样，存在垂直方向波束展宽的题，但这并不影响未来的发展方向。
拉达级潜艇的巨大共形阵列。
艏声纳频率宽，覆盖低、中、高频，功能多样，性能强劲，是潜艇最重要的声纳之一。然而，现代潜艇配备侧被动声纳，因为受到船体遮挡，只能监视前方一定角度，存在看不到侧面或后方的盲区。
声纳范围，无后视图和侧视图
2.横向阵列声纳。
被动声纳位于船两侧。潜艇长达数百米，侧面相对平坦，为安装大型声纳阵列提供了良好的空间。一些横向阵列的长度达到60米。
水听器可以做得更大，声孔径可以增大以增加空间增益，工作频段也可以降低到500-2000HZ或更低，从而实现40-50公里的探测范围。
基本阵列包括连续区域阵列、连续线阵列和不连续区域阵列。海狼级和弗吉尼亚级潜艇采用三元平面阵列，利用三个离散子阵列之间的时间差来接收信号并计算距离。德国的212型潜艇采用连续线阵，法国的天王星级采用宽边阵。
弗吉尼亚级三维平面阵
德国212潜艇连续排列
法国鲉鱼级潜艇连续排列
苏联潜艇很特别。大多数横向阵列都是大型共形阵列，例如阿库拉级潜艇上的鲨鱼鳃共形阵列。
阿库拉级潜艇上鲨鱼鳃的保形排列。
被动声纳可以测量方向和距离，但测距范围较短。在实际应用中，传统的目标运动分析方法仍然被频繁使用。通过记录一定时间内船舶与目标的运动方向，利用三角函数计算出目标距离。
目标运动分析TMA
侧面阵列可以监测两侧约120至160的范围，但朝船尾仍然存在盲点。拖曳式阵列声纳出现于20世纪70年代，用于探测尾随的敌人。
3.拖曳线阵声纳。
多个水听器放置在一根长而灵活的管子上，然后拖到船后形成长线阵列。远离螺旋桨、不受噪音干扰、尺寸达数百米，声孔径大幅增大、频率降低，探测距离可达数百公里，具备探测安静潜艇的能力。
软管内有许多水听器。
例如，美国的主要设备是TB-16厚线阵，总长度约为800m，工作频率小于3KHZ，最大探测距离为180km。此外，英国的2046和法国的DSUV-61/62都是世界一流的牵引式高级声纳。
但由于声纳阵列线长且缺乏垂直孔径，无法区分左右对称目标，均被视为同一目标，因此需要潜艇机动或两艘拖船组成的阵列来解决这一题题。
StreamerPlus声纳阵列
美国财力雄厚，其核潜艇配备了TB-16和TB-29两种拖曳阵列。TB-16是高速时使用的粗线阵列，而TB-29是细线阵列，检测范围较长，只能在较慢的速度下使用。
此外，拖线阵设计负浮力低，静止时自然下沉，适合长时间连续航行的核潜艇。常规潜艇往往停泊在地面，不适合实际使用，但许多国家也在装备常规潜艇以提高其性能。
TB-16拖曳式声纳安装在船体上侧。
苏联潜艇霸气号就直接安装在这里，并一度使用了铁磁流体螺旋桨。
4.侦察声纳。
它主要是一种被动声纳，通过监测敌方主动声纳和声导鱼雷信号来提供早期预警。通常安装在船首，以扩大侦察范围，有时也安装在船底。未来它将被日益强大的多功能播放器Sona所取代。
英国2076集成声纳系统侦察声纳
5.探雷/避碰声纳。
潜艇并不总是在水下顺利运行。狭窄水道内存在岩石、沉船、水雷等各种障碍物，流冰下处处潜伏着危险，因此采用探雷/避碰声呐进行探测。
海狼壳防撞声纳
它是一种高精度主动声纳，工作频率为数十至数百kHz。由于声音频率高、功率低，水下穿透距离只有几百米，所以不用担心被敌人发现。
6.海底导航声纳。
一些潜艇配备了海底导航声纳，它可以检测海底地形，并将其与计算机上的数字图表进行比较，从而使潜艇能够定位和导航。和风漫谈原创，禁止抄袭。
当然，前提必须是高精度的数字海底地形。因此，美国的声学测量船总是到别人家中测量详细的海底地形，为战争做准备。
声学测量容器
7、水质传感器等。
主要测量潜艇所在水层的声速梯度，寻找水下声通道和温跃层，帮助潜艇隐藏。隐藏在过渡层下方，即使敌人在附近也很难被发现。
使用深海声学通道也可以进行远距离监测。冷战时期，美国海狼级核潜艇潜伏在北海声波通道中，监听数千公里外的苏联核潜艇进出港口的声音。
苏联潜艇的SOKS系统可以分析和探测海水环境信息，即使发生微小的变化也能发现敌人。
Acura外壳顶部的环境传感装置
8.水下声学通信系统。
它利用声纳传输水下信息，实现潜艇与潜艇之间的通信。当然，水声通信发出的信号很容易被截获，因此只能在环境绝对安全的情况下使用。虽然通讯距离短，信息传输能力较差，但它是为数不多的信息传输解决方案之一。
总之，现代潜艇配备了各种先进的声纳，帮助潜艇在海底顺利游泳。未来，高性能声纳将不断涌现，并向低频、大口径、共形阵列、智能化、模块化方向发展，使潜艇更具战斗力，成为最可怕的海底杀手。
原文作者鹤峰满潭；
一、声呐成像原理？
声纳成像的原理是通过声波返回所需的时间来精确计算出到目标的距离，基于这一原理，声纳信号经过计算机处理，记录下目标的形状如下。图片。声纳可用于探测海水深度，也可用于探测其他水下障碍物，如金属障碍物、珊瑚礁或敌舰。
当超声波发出后，遇到海水的强烈反射，会发生折射、衍射、反射等一系列波动现象，这些现象带来声能强度的显着变化。通过以特定的时间间隔重复检测接收到的回波，可以获得更稳定的物体反射界面图像。这就是声纳成像的工作原理。通过使用带有浮标的阵列声纳传感器接收这些回波并结合地形和地形特征数据进行分析，可以实现水面舰艇目标探测和跟踪。图像处理还可用于生成高分辨率图像地图，以更直观地显示物体的位置和形状。
以上信息仅供参考，如有其他疑，请登陆咨询。
声纳使用超声波。声纳是超声波的应用之一，利用超声波方向性强、传播距离远的特点来测量距离。
超声波的频率在20000赫兹以上，在现代生活中有着广泛的应用，而次声波则对人体有害。超声波是一种波长极短的机械波，空气中的波长一般小于2厘米。它必须依靠介质来传播，不能存在于真空中。它在水中传播的距离比在空气中远，但由于波长短，在空气中很容易丢失和散射，虽然不如可听声波或次声波那么远，但当波长短。可以用。用于清洁、碎石、杀菌、消。它在医学和工业中有许多应用。
二、声呐系统的组成和工作原理？
声纳的工作原理是，它首先利用声源发射声波，然后声波照射到水中的物体上，然后反射回来。从不同物体反射的声音信号具有不同的强度和频谱信息。这一特性使得声纳接收设备能够接收到内容丰富的信息，接收器对数据进行处理，并与数据库中的数据进行比较，从而确定被照射物体是什么，甚至是其速度和方向。
声纳的正式名称是声音导航和测距，是一种利用水下声波的传播特性，通过电声转换和信息处理来完成水下探测和通信任务的电子设备。
对于一些声呐系统是利用什么声波的相关内容，以及声呐是利用什么传递信息的的话题，本文已做出了详细的解，希望能帮助到大家。
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