声纳的工作原理

水下声呐原理

水下声呐是一种通过声波在水中传播和反射来探测和定位目标的技术装置。它的工作原理类似于我们在水中发出声音后，通过听到回声来判断有无障碍物。声呐通过发射器发出声波信号，然后接收器接收到由目标反射回来的声波信号，通过分析这些信号的特征，可以确定目标的位置和性质。

声呐的工作原理可以分为发射、传播和接收三个过程。首先，发射器通过压电陶瓷等材料产生高频振动，将电能转化为声能，发出一束声波信号。这个声波信号在水中传播时会以球面波的形式扩散出去，同时一部分能量会被水吸收和散射，从而形成声波的传播路径。

然后，传播过程中的声波信号会遇到水中的各种障碍物，如鱼群、水底地形、潜艇等，这些障碍物会对声波进行反射、折射、散射等。当声波信号遇到目标物体时，一部分能量会被目标物体反射回来，形成回波。回波的特征包括强度、时间延迟、频率等，这些特征可以提供有关目标的信息。

接收器将接收到的回波信号转化为电能，并经过放大、滤波等处理，然后通过显示器或计算机等设备进行信号处理和分析。通过分析回波的特征，可以确定目标的距离、速度、方向等信息。基于声波的传播速度和回波的时延，可以计算出目标与声呐之间的距离；根据回波的频率变化，可以推断目标的速度；而回波的方向则可以通过声呐的阵列布置和信号处理算法来确定。

水下声呐在海洋勘探、潜艇探测、鱼群监测、水下测绘等领域具有广泛的应用。它可以帮助人们了解海洋中的地形、生物分布、水下设施等信息，对于海洋资源的开发利用和海洋环境的保护具有重要意义。此外，水下声呐还可以用于水下通信和导航定位等方面，为水下作业和水下探险提供支持。

水下声呐是一种利用声波在水中传播和反射的原理来探测和定位目标的技术装置。通过发射、传播和接收三个过程，声呐可以获得目标的位置、性质等信息。水下声呐在海洋勘探、潜艇探测、鱼群监测等领域有着广泛的应用，并为水下作业和水下探险提供支持。随着技术的不断发展，水下声呐的性能和应用领域将进一步扩展，为人们认识和利用海洋提供更多可能。

诚信保证

本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。 本人签字：

编号：

西北工业大学考试试题（卷）

2008 －2009 学年第 一 学期

开课学院 航海学院 课程 声纳原理 学时 48

考试日期 2008年12月5日 考试时间 2 小时 考试形式（闭）（A）卷

题号 一 二 三 四 五 六 七 总分

得分

考生班级 学 号 姓 名

1．（10分）给出被动声纳方程，解释声纳方程中各项参数的物理意义，并画出被动声纳的基本原理框图。

2．（15分）设有一部拖曳式线列阵声纳，采用的水听器阵列由64个无指向性阵元构成，阵元等间距分布，间距为0.75米（考虑声速为1500m/s）。

（a）求当该声纳工作在100Hz、200Hz、500Hz、1kHz和1.5kHz时该声纳基阵的指向性指数DI。（10分）

（b）在该声纳的水听器阵列远场垂直于该阵列的方向上，有一个潜艇目标的辐射噪声谱级在1kHz时为110dB。潜艇辐射噪声传播到声纳阵列时的传播损失是85dB，本地噪声为谱级76dB的平坦谱。水听器阵列接收到该潜艇辐射噪声后，进行常规波束形成（假设波束指向方向正对目标方向）。试求波束输出在1kHz上的信噪比。（5分）

3．（20分）假设一个由N阵元组成的均匀分布直线阵，阵元间距为d，各阵元接收灵敏度相同。现有位于该直线阵远场的声源，入射到该阵列时可以看作平面波，且入射方向为，并设该阵列第0个阵元接收到的信号为)cos()(0wtAtF。

注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。

2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。 共2页 第1页 西北工业大学命题专用纸

声纳工作原理的简易说明

声纳工作原理的简易说明

加拿大海军的M2S2声纳系统

声纳是一种非常重要的海军装备，随着潜艇等水下武器的使用而受到各国极大的重视。这里，我们不去讨论某个具体的装备，也不涉及太多的数学概念，而是从简单的物理原理入手，对声纳这个水中顺风耳做个简略的介绍。

▲自然界中的雷达和声纳

目前的声纳主要分为两类，主动声纳和被动声纳。主动声纳工作时类似雷达，更确切地说像蝙蝠，发出声波后，接受反射回来的声信号。

既然原理类似，问题来了，为何不把雷达直接搬到水下呢？很简单，雷达依赖的电磁波在水下衰减严重，根本不足以用于远距离的探测。而声波是由物体振动产生，在水中的传播距离非常远，水中一声巨大的爆炸，上千公里远的地方也能听到。

如此得天独厚的优势，声波自然而然成为首选的媒介。既然声响在水里可以传播很远，那么放置一个听音器静静地听着别人吼叫也能起到

收集信息的作用，那么被动声纳就应用而生。我们可以打个比方，某人冲着远处连绵不绝的大山高喊“我！爱！军！武！”，一段时间后会有缥缈的回声传回来，“我～爱～军～武~”。这样，嗓子和耳朵就组成了主动声纳，如果知道声音的传播速度，手头恰好有个秒表，

简单的计算就能得到此人和大山之间的距离。恭喜，这就是主动声纳技能。如果此时在大山的另一边，有人恰好只是听到了这句喊，好

吧，他只是用了被动声纳的技能。

了解了大概的工作原理后，我们的问题就具体起来，如何产生声波？如何接收声波？我们不可能在水下还是用嗓子喊耳朵听，所以特殊的

部件被开发出来用于这个目的，那就是水声换能器。

这种部件的主要有两种类型，用磁场或是用电场都可以让物体变形，这里我们集中介绍用电场控制物体变形和振动的原理，即逆压电效应和压电效应。

在二战后期之前的声纳系统一直不太给力，原因之一就是有正逆压电效应的材料不靠谱，而纳粹潜艇威胁巨大，迫使盟军投入大量精力去

开发新材料。直到有一天，具有钙钛矿结构的钛酸钡（BaTiO3）被发现，使得声纳中的关键原件有了突破。之后参杂有铅的铅锆钛（PZT）陶瓷被发明，其性能非常优异，经过改进后的材料至今仍然被某些声纳使用。

前端必读：浏览器内部工作原理

目录

一、介绍

二、渲染引擎

三、解析与DOM树构建

四、渲染树构建

五、布局

六、绘制

七、动态变化

八、渲染引擎的线程

九、CSS2可视模型

英文原文：How Browsers Work: Behind the Scenes of Modern Web Browsers

一、介绍

浏览器可以被认为是使用最广泛的软件，本文将介绍浏览器的工作原理，我们将看到，从你在地址栏输入到你看到google主页过程中都发生了什么。

将讨论的浏览器

今天，有五种主流浏览器——IE、Firefox、Safari、Chrome及Opera。

本文将基于一些开源浏览器的例子——Firefox、Chrome及Safari，Safari是部分开源的。

根据W3C（World Wide Web Consortium万维网联盟）的浏览器统计数据，当前（2011年5月），Firefox、Safari及Chrome的市场占有率综合已接近 60％。（原文为2009年10月，数据没有太大变化）因此，可以说开源浏览器已经占据了浏览器市场的半壁江山。

浏览器的主要功能

浏览器的主要功能是将用户选择的web资源呈现出来，它需要从服务器请求资源，并将其显示在浏览器窗口中，资源的格式通常是HTML，也包括 PDF、image及其他格式。用户用URI（Uniform Resource Identifier统一资源标识符）来指定所请求资源的位置，在网络一章有更多讨论。

HTML和CSS规范中规定了浏览器解释html文档的方式，由W3C组织对这些规范进行维护，W3C是负责制定web标准的组织。

HTML规范的最新版本是HTML4(/TR/html401/)，HTML5还在制定中（译注：两年 前），最新的CSS规范版本是2（/TR/CSS2），CSS3也还正在制定中（译注：同样两年前）。