声呐技术浅述全解共26页
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大洋深处的“火眼金睛”—声呐国防教育声呐,是一种利用声波在水中的传播和反射来进行导航和测距的技术或设备。
军舰、潜艇、反潜飞机上安装声呐后,就可以确定敌方舰艇、鱼雷和水雷的方位。
声呐分主动式和被动式两种类型,至今已有100年历史。
众所周知,在第一次世界大战时,德国的U-9型潜艇就像海底幽灵一般,让英国舰船惊心不已。
在最高记录时,1艘U-9型潜艇仅用半小时就击沉了3艘英国巡洋舰,使得英军损失了1200多名水兵。
对付潜艇,已成为英国海军的当务之急。
要制服潜艇这种神不知鬼不觉的家伙并不容易,首先要解决侦察的问题,也就是能够发现潜艇。
对付水下“恶狼”. All Rights Reserved.郎之万和希洛斯基两位科学家接受了这个任务,经翻阅相关资料发现,其实早在1906年,英国海军的一位科研人员刘易斯˙尼克森,就发明了一种具有现代意义的声呐仪用来侦测冰山,但没有得到广泛应用。
1912年的时候,由于“泰坦尼克号”沉没,为了尽快把船打捞上岸,科学家理查森也曾建议使用超声波来探测水下物体,然而,这种想法也没有付诸实施。
为什么不能在水中使用电磁波探测?由于电磁波在水中衰减的速率非常高,无法作为侦测的讯号来知识小链接. All Rights Reserved.从居里夫妇那里得到的启发郎之万和希洛斯基开始顺着“超声波探测”这个思路开始攻关。
一天,郎之万在一本资料里看到了居里夫妇发现的压电效应——石英在受到压缩时会产生一股很小的电流。
反过来,如果向石英施加一个电流,石英就会有轻微的膨胀。
看到这段内容,郎之万豁然开朗:石英和其他压电物质既然能做声音的发射器,应该也能做声音的接收器啊!于是,郎之万开始着手进行用石英板做接收器的研究工作,为了更快地推进这项研究,他特意邀请了石英研究的专家、正为帕克斯顿港皇家海军工作的波意尔教授参与此次工作。
. All Rights Reserved.声呐都有哪些用途?声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,既可以用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪,又可以用来进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。
声呐设备技术规格书
一、简述用途(项目建设或仪器设备使用的总体描述)
声呐设备可用于三维现场勘察、三维结构检查、钻塔分解、桥梁检查、水下计量、易操作、一键扫描、3D影像无需位置信息、便于与激光扫描仪集成、紧凑型设计、节省空间。
二、设备清单
三、拟定的技术要求及技术方案
声呐可用于低可见度/零可见度环境探头单元允许全功能声纳在小型船舶显示器彩色式样显示回波全方位扫描设备。
全景成像声纳可生成水下地形、结构和目标的高分辨率图像。
只需触动按钮,三维扫描声纳就会生成水下景象的三维点云。
声呐采用紧凑型低重量设计,便于在三脚架或ROV上进行安装。
扫描声纳头和集成的云台可以生成扇区扫描和球面扫描数据。
在水下甚至在低照度或者零可见度的水下环境,可以获得陆地三维激光扫描一样的图像,这种图像可以与传统的激光扫描图像无缝拼接。
舰艇声纳技术的现状与发展声纳是利用在海洋中传播的声波来探测目标并对目标进行定位、识别和跟踪的。
声纳技术是指各国海军为提高声纳的探测效能而开发和应用的技术。
一、20世纪声纳装备发展概述人类社会两次残酷的世界大战都发生在20世纪。
一战期间为了对付德国人的潜艇攻击,各国海军考虑了许多方法探测水下潜艇。
其中包括热、磁、电磁以及声的方法,只有声探测方法有效。
从此,声信息进入了海战场最雏形的信息战。
最早出现的声纳是达?芬奇管式的被动舰壳声纳和拖曳声纳,具有对目标的估距能力。
为了适应武器设计高精度定位的需要,一战末期开发了主动回声测距声纳(战后投入使用),所用的电声换能器是朗之万式压电晶体换能器。
声纳装备至今已有八十年以上的发展史。
一战之后,各国加紧了声纳的研究进程。
其中美、英等国重点发展主动声纳,德国则主要发展被动声纳。
在此期间,对声纳设计有重要关系的传播介质的认识(主要是声速梯度)及假设检验与估计理论的应用提到了各国海军的议事日程之上。
二战和战后冷战时期的迫切需求进一步促进了声纳装备的发展。
美国人把水声与雷达、原子弹并列为三大发展计划。
水声传播、噪音、混响、反射的理论和实验研究工作广泛展开,特别是在用计算机解声传播方程方面的研究成果解决了声纳系统设计的水声建模难题。
包括主动辐射器和被动水听器在内的水下电声换能器技术取得长足的进步,大大促进了声纳装备的发展。
在声纳开发的起步阶段先后研制成功了电晶体材料和磁致伸缩(利用电磁效应)材料的换能器,后来又开发了压电陶瓷材料的换能器,至今仍广泛使用。
近年来又涌现出各种新材料和新概念,如新磁致伸缩材料(稀土-铁磁致伸缩等)、复合材料、压电聚合物、光纤水听器等。
60年代末到70年代初诞生了全数字声纳处理系统。
核潜艇的出现及其发射远程弹道导弹的能力,使得短距离主动声纳已不能满足探测潜艇的要求,各国海军转而发展被动声纳以保证远距离探测与识别水下目标。
低频和大孔径成为这一时期研制远距离探测声纳的发展方向。
浅析侧扫声呐技术在海洋测绘中的应用摘要:侧扫声呐是利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备,目前广泛应用于海洋地形调查以及探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标等。
侧扫声呐具有高分辨率、高效率、低成本等优点,可以提供连续的二维海底图像,对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
本文旨在介绍侧扫声呐的检测原理、国内外现状、在海洋测绘中的应用以及发展趋势,为后续进行海洋侧扫声呐探测技术的研究打下基础。
关键词:侧扫声呐技术,海洋测绘,海底地形地貌探测1侧扫声呐检测原理侧扫声呐技术利用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底信息,它能直观地提供海底地形地貌的声成像。
其工作原理主要包括以下几个过程:(1)声波的发射:侧扫声呐由拖鱼和船载仪器组成,拖鱼内装有发射换能器和接收换能器阵列,通过电缆与船载仪器相连。
发射换能器向左右两侧发射扇型波束,覆盖一定范围的水体和海底。
(2)声波的接收:接收换能器阵列按一定时间间隔接收水体和海底反射回来的声波信号,并将其转换为电信号传输到船载仪器。
(3)声波的处理:船载仪器对接收到的电信号进行放大、滤波、增益补偿、信噪比提高等处理,以提高信号的质量和可识别性。
(4)声波的显示:船载仪器将处理后的信号按照一定的灰度或颜色编码显示在屏幕上,形成侧扫声呐图像。
声呐图像上的每一行代表一次发射和接收的结果,每一列代表一定距离范围内的回波强度,从而反映海底地形地貌的变化。
2侧扫声呐在海洋测绘中的应用侧扫声呐由于成像分辨率高、对目标区域海底实现全覆盖扫侧,据此对海底地形地貌等进行定性分析,被广泛应用于目标探测,沉船及失事飞机等海底残骸的搜索,海底表层沉积物属性的确定以及海底地震、火山、地层的监测、水下实体结构查勘等。
下面具体介绍一下侧扫声呐在海洋测绘中的应用。
2.1海底地形地貌测量侧扫声呐可以提供连续的二维海底图像,对于揭示海底地形地貌的细节和特征有重要作用。
通过对声呐图像的解译和分析,可以识别出海底的不同类型和形态,如沙纹、基岩、岩石、锚沟等。