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声纳发展现状及未来趋势分析图

声纳发展现状及未来趋势分析图

声纳技术发展前景
拓展应用领域
随着声纳技术的不断发展和 完善，其应用领域也将不断 拓展，包括海洋资源开发、 海洋环境监测、海洋防灾减
灾等领域。
提高设备性能
随着技术的进步和应用需求 的提高，对声纳设备性能的 要求也将不断提高，包括更 高的探测精度、更广的探测 范围、更快的响应速度等。
促进海洋经济发展
声纳技术的发展将为海洋经 济发展提供强有力的技术支 持和保障，促进海洋资源的 开发和利用，推动海洋经济 的可持续发展。
难以获取数据
由于声纳技术涉及海洋、水下等环境，数据获取难度 较大，缺乏足够的数据支持技术研发和应用。
03 声纳未来趋势分析
声纳技术发展方向
高频化
1.A 随着声波频率的提高，声纳的探测精度和分辨 率也随之提高，未来声纳技术将向高频化方向 发展。
数字化
1.B 数字化技术可以提高信号传输效率和可靠
性，降低干扰和噪声，未来声纳技术将逐 步实现数字化。
声纳的基本原理
01
声波传播
声纳通过发射声波，利用声波在水下的传播特性进行探 测和通信。
02
回声原理
声波在遇到障碍物时会反射回发射端，通过接收回声信 号可以确定障碍物的位置和距离。
03
声纳方程
声纳方程描述了声波在水下的传播特性，包括传播速度 、衰减、散射等。
声纳的应用领域
水下探测
利用声纳可以探测水下地形、地貌、水深等 信息。
高投入研发
国外在声纳技术研发方面投入大量资金，建立先 进的声纳实验室，鼓励创新研究和开发。
3
国际化合作
国外声纳技术发展不仅注重自主创新，还积极开 展国际合作，加强技术交流和共享。
国内声纳技术发展现状

潜艇声纳系统工作原理ppt课件

潜艇声纳系统工作原理ppt课件

u
u
'
1 T'
u vsT
u
u
vs
观察 者接 收的 频率
' u
u vs
' u
u vs
波源向观察者运动 波源远离观察者
7
多普勒效应 3、波源与观察者同时相对介质运动 (vs , vo )
' u vo
u vs
vo 观察者向波源运动 + ，远离 .
vs 波源向观察者运动 ，远离 + .
潜艇声纳系统工作原理
1
潜艇声纳系统工作原理
声纳全称声音测距与导航，是一种利用声音
多普勒效应 在水下传播的特性，通过电声转换和信息处
理，完成水下探测与通讯任务的电子设备。 声纳并非人类的专利，海豚和鲸鱼等海洋哺
乳动物也拥有水下声纳，甚至形成了一门新 的学科：动物仿生学。
2
多普勒效应
多普勒 奥地利物理学家
潜艇把这个频率反射回去，驱逐舰接受到的 波的频率为：
潜艇反射回来的超声波的频率和发射频率的 相差为频率差：
14
多普勒效应其他应用
雷达波的多普勒效应-交通测速 光波的多普勒效应-多普勒超彩 电磁波的多普勒效应-卫星多普勒定
位技术 农业中的多普勒效应-植物声频发生
器 移动通讯中的多普勒应用
15
16
10
潜艇声纳系统工作原理
潜艇声纳系统工作原理： 工作原理是声是由波的形式传播靠
发射声波收回传回的声波信息经过 专门的声呐处理器显示到屏幕上 声纳结构： 声纳装置一般由基阵、电子机柜和 辅助设备三部分组成。 声基阵：由若干声呐换能器以一定 规律排列而成的阵列。 整流柜：整流柜是用于将交流电变 为直流电的功率设备。

声纳技术PPT学习教案

声纳技术PPT学习教案

➢ 声纳系统的主要战术指标：
作用距离 能够搜索和探测的方位角和高低角范围 盲区 分辨力 定位精度 搜索速度 环境条件
第4页/共36页
➢ 声纳系统的技术指标
声源级（主动声纳） 接收机的检测阈（最小可检测信噪比） 信号参数 接收机指标 换能器的指标
第5页/共36页
战术指标—作用距离
AUV
基阵
接收机 控制单元 显控台
第26页/共36页
被动声纳
第27页/共36页
主动声纳与被动声纳的差别
➢ 发声与不发声 ➢ 作用距离与工作频率 ➢ 隐蔽性的问题 ➢ 干扰的问题：噪声与混响
回音站、测深仪、通信仪、探雷器等等均可归入主动声 呐类，而噪音站、侦察仪等则归人被动声呐类；
第28页/共36页
声纳技术
分类原则
序号
分类原则
一
工作原理
二 装置体系分类
三 其他分类方式
具体分类 主动声纳 被动声纳 岸基声纳 水面舰用的声纳 潜艇用的声纳 航空兵用的声纳（机载声纳和声纳浮标） 战斗任务（通信声纳、图像声纳……） 技术特征（如发射波形……）
第1页/共36页
声纳系统的战技指标
第2页/共36页
战术和技术指标的定义
第21页/共36页
主动： SL 2TL TS (NL DI) DT SL 2TL TS RL DT
被动： SLTL TS (NL DI) DT
第22页/共36页
声纳方程
➢ 优质因数-FOM ➢ SL-（NL-DI+DT） ➢ 对于被动声纳，该量规定了最大允许传播
损失； ➢ 对主动声纳，当TS=0时，该量给定了最大
第20页/共36页
声纳方程的作用？
✓ 什么是声纳方程？ ✓ 该方程是将介质、目标和设备的作用联结 在—的关系式

水声学第一章 声纳方程讲解学习

水声学第一章 声纳方程讲解学习
18
作业点评
第一章
给定水下声压 p为100Pa，那么声强 I 是多大，
与参考声强 I r 比较，以分贝表示的声强级是多少？ （取声速C=1500m/s，密度为1000kg/m3）
解：声强级：
SIL 1l0oIIg 01l0o6 6g ..6 6 7 71 1 0 0 1 19 54d0B
19
11
第三章 海洋中的声传播理论
硬底均匀浅海声场的简正波求解
波动方程导出的基本过程 定解条件 分离变量法求解波动方程的基本过程 本征值与本征函数 临界频率与截止频率 相速与群速 声传播损失的特征
12
第三章 海洋中的声传播理论
液态海底均匀浅海声场的特点
声传播损失的特征
射线理论
基本方程的导出过程 应用条件
镜像法的概念 镜像法计算邻近海面点源声场的基本原理 邻近海面点源声场传播损失的特点
近场菲涅耳（Fresnel）干涉区 远场夫朗和费（Fraunhofer）区 过渡距离
10
第三章 海洋中的声传播理论
主要内容
硬底均匀浅海声场的简正波求解 液态海底均匀浅海声场的特点 射线理论 波动理论与射线理论对比
吸收损失
切变粘滞 热传导 驰豫
传播损失一般公式
TL=n*声学特性
海底反向散射强度
与入射角的关系 与频率的关系 与海底粗糙度的关系
海底声反射损失
与掠射角的关系
海底三参数模型
模型的描述 三个参数的计算
9
第二章 海洋的声学特性
“镜像法”声场计算
优缺点 适用条件
波动理论
射线理论
可以解得声场的解析解； 不易处理复杂边界条件；
只能解得声场的近似解； 易于处理复杂边界条件；

声呐(纳)技术 ：第四章 声纳波束形成技术1

声呐(纳)技术 ：第四章 声纳波束形成技术1

d
sin
c
012 3
N 1
七
28
N元等间隔线阵自然指向性（即波束图）
假设阵元0的接收信号为：
s0 t e jt
d
sin
c
那么，由图可知阵元1的接收信号为
s1 t e jt
同理，阵元2的接收信号为
012 3
N 1
s2 t e jt2
阵元N-1的接收信号为
sN1 t e jtN 1
1
2
七
34
N元等间隔直线阵自然指向性（即波束图）
如图，以阵元0为参考点，信号到达其它各阵元 的提前时间为
1, 2 , , N 1
因此，将各阵元接收到的信号分别延时
1, 2 , , N 1
后相加，即可实现同向相加，在该方向上输出幅度最大
d
sin
c
012 3
N 1
七
35
N元等间隔线阵自然指向性举例
七
二、波束形成器一般可分为常规波束形成（时延、相移波束形成等）和高分 辨波束形成（MUSIC、ESPRIT、SVD等）。
七
12
阵的基本形式
线阵（离散线阵和连续线阵）
七
13
阵的基本形式
线阵（离散线阵和连续线阵）
七
14
阵的基本形式
平面阵（矩形平面阵）
七
15
阵的基本形式
面阵（园面阵）
七
16
阵的基本形式
ei
t
s
t
rs Ei c
x
任意空间阵的归一化输出为
E ,,t
1 N
N
ei t
i 1
七
37
多元任意阵指向性的一般表示

声纳原理

声纳原理

普通波动原理-多波束
多波束
各向同性展开的波
普通波动原理
波峰
波谷 (低压)
压力
距离
普通波动原理
相长相消干涉
相消干涉点 声源 相长干涉点
普通波动原理
相长干涉位置 1
Location equidistant from the two sources d1= d2 => Constructive interference



平面换能器阵的波束宽度
用波束导向后波束宽度会随着导向角的增大而增 大 有效阵元孔径会随着导向角的增大而变小 有效孔径按函数 1/Cos A 减小，A 是导向角度。 从中央波束到±60°导向角范围内，波束宽度大 致呈线性增加
例如：
波束导向角为 0°, 波束宽度为 0.5° （中央波束 ） 波束导向角为 ±30°,波束宽度为 = 1/cos30° x 0.5° = 1.15 x 0.5° = 0.575° 波束导向角为 ±60°,波束宽度为 = 1/cos60° x 0.5° = 2 x 0.5° = 1°
旁瓣产生于特定的声源相长干涉点
我们的目的是要使主波瓣最大化而所有
旁瓣最小化 旁瓣指向于不希望的方向，使主波瓣能 量减少������ 旁瓣造成的回波，如旁瓣路径上的鱼的 回波，会被认为是主瓣路径上的目标物
普通波动原理- 波束导向 和束控技术
振幅束控: 旁瓣的能级可以通过给声源阵中不 同基元加以不同的电压值而减少，这样同时 会增加主波瓣的宽度。
P (w) / P (0) = 1/2 - 3 dB P (w)
指向轴 0
w
P (0)
普通波动原理
矩形孔径换能器的波束指向图

声呐


声呐的分类
主动声呐
主动声呐技术是指声呐主动发射 声波“照射”目标，而后接收水中目 标反射的回波以测定目标的参数。大 多数采用脉冲体制，也有采用连续波 体制的。它由简单的回声探测仪器演 变而来，它主动地发射超声波，然后 收测回波进行计算，适用于探测冰山、 暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关 闭了发动机的隐蔽的潜艇。
工作原理
声波是观察和测量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一词作为名词是 “声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。
在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测 手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中， 人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长 越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。然而，声波 在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里 外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中 的信息。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。
简介
声呐是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导 航与测距，Sound Navigation And Ranging”是一种利用声波 在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和 通讯任务的电子设备。它有主动式和被动式两种类型，属于声学 定位的范畴。声呐是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和 通信的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
声呐的民事应用
水下测深和测距 多普勒测速仪 鱼群探测和渔业管理
助潜设备
用于水下和水面的“定位标指” 用于通信和遥测
声呐的军事应用

声纳培训教材


一 现代声纳技术及其开展
〔二〕现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题 • 6.水下蛙人探测声纳(DDS)系统 • 2000年10月,美国导弹驱逐舰Cole号在也门港口
受到恐怖袭击,艇身受到重创. 港口警戒问题引起重 视.“911〞事件之后,恐怖袭击普及海陆空各个领 域,港口警戒成为国土平安的重要课题. 海军基地、 大型集装箱码头、港口和V IP (贵宾)浴场的保卫问 题已成为水声技术研究的迫切任务. 当然,我们需要 的是海陆空的立体防护. 但是在水下如何发现中并船重阻工七五０试验场
• 回声探测仪
中船重工七五０试验场
郎之万和他设计的换能器
中船重工七五０试验场
二战时美国潜艇用JP型听测设备
中船重工七五０试验场
回声测距、听测和水下通讯兼具的QGB型声纳
中船重工七五０试验场
一种典型的潜艇声纳
中船重工七五０试验场
国产PS-I型海底地貌仪
中船重工七五０试验场
国产761型水平多波束鱼探机
左图为美国LockheedMartin公司研制的被动测 距声纳PUFFS
右图为PB4Y - 2的SAS图像(1997年4月, 华盛顿 湖, 50kHz的SAS穿透湖水看到了飞机内部)
中船重工七五０试验场
一 现代声纳技术及其开展
〔二〕现代声纳技术
• 声纳信号处理的热点问题
• 水声通信一直是声纳研究中的一个重要领域.美国 和北约的其他国家有一系列研究课题是与水声通信 有关的. 水声通信系统的性能一直受到传输率和作 用距离的约束. Kilfoyle等根据美国几十次海试结果, 给出了一条曲线,认为在现阶段传输率(R ,以kbit/ s 为单位)和作用距离(R ,以km 为单位)的乘积不超过 40. 但在20世纪70年代初,这个值只有5左右. 因为 中船重工七五０试验场

排水管道检测精品PPT课件

传统方法 现代方法
检测方式分类
目测（开井、巡视） 潜水手摸 简易工具：反光镜、量泥斗
CCTV电视检测 QV快速潜望镜 声纳检测
潜水检查
传统方法
量 泥 斗 反光镜
目测检查
第一 章
CCTV检测技术
CCTV的起源
1964年12 月18日英 国的报纸 首次报道
CCTV在西方国家
Los Angeles, USA 美國洛杉磯
Florida, USA 美國佛羅里達
England. 英國
CCTV在发展中国家
Kuwait. 科威特
Sri Lanka. 斯里蘭卡
CCTV在中国
上海 TELESPECT
北京 PEARPOINT
上海 德国 Ibak
各种CCTV
轻便型CCTV
韩国“REFINE”
管道檢視系統应用范围
Applications 應用（主要适用于排水、给水、煤气）: ❖ 计划普查（老龄管、主干道路、易发生灾害区等） ❖ 紧急应对调查（道路塌陷、漏气、漏水已形成灾害区） ❖ 竣工确认调查（敷设新管、修复老管） ❖ 交接檢查 ❖ 来自其它工程的影响检查
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
声纳系统组成
线缆盘
控制盒
电脑
声纳檢测系統
声纳检测现场
声纳工作原理
.. .
. .. .
…

声呐(纳)技术 ：第三章 声呐系统的定向方法1

七
一、声纳系统定向的基本原理
3）简单的二元基阵定位原理
d sin
d sin
cc
2 f 2 f
2 d sin c
0,
2
测量出反映声程差的时间差或相位差，就可测出目标方位
七
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
七
二、最大值测向
2）优点
①简单，利用人耳或视觉指示器均可判断最大信号幅 度值，因而在分析其性能时，要和具体的指示器联系 起来。
②另一优点是利用人耳还可判别目标的性质，此外， 由于人耳的特殊功能，使得在小信号噪声比下仍可判 别目标的方位。
七
二、最大值测向
2）缺点 ①定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定 的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝， 致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大
七
二、最大值测向
2）缺点 ①定向精度不高，这是由于声系统的指向性图有一定 的宽度，而这一指向性在主轴附近随角度变化迟钝， 致使目标方位的小变化引起的输出信号幅度变化不大
七
二、最大值测向
2）缺点 ②对多个目标的情况，这一方法显得无能为力。当存 在多个目标时，常常利用多波束接收系统进行测向。
七
二、最大值测向
七
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
七
二、最大值测向
1）原理 由于换能器或基阵输出电压随目标的方位角的变化 而变化，因而可以利用接收到的信号幅度达到最大 时换能器或基阵的指向来测量目标方位。
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（放大等处理）
换能器
声 信 号
声呐回波
显示系统
目标物
声波在水中传播的优 点
？？？
在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件 的只有声波。 2.光在水中的穿透能力很有限，然而，声波在水 中传播的衰减就小得多，低频的声波还可以穿 透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。 在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声 波更有效的手段。 1.
声纳的分类
可按其工作方式，装备对象，战术用途、 基阵携带方式和技术特点等分类方法分成 为各种不同的声纳。
例如：按工作方式可分ຫໍສະໝຸດ 主动声纳和被动 声纳； 按装备对象可分为水面舰艇声纳、潜艇声 纳、航空声纳、便携式声纳和海岸声纳等。
声呐的分类
主动声纳：是指声纳主动发射声波“照射”
目标，而后接收水中目标反射的回波以测定 目标的参数。
历史
声纳技术至今已有100年历史，它 是1906年由英国海军的刘易斯·尼 克森所发明。这种技术，到第一次 世界大战时被应用到战场上，用来 侦测潜藏在水底的潜水艇。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作 原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
声纳工作原理
发射器
电 信 号
接收机
“声纳” 的 流程图
定义 以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
什么是声纳及其发展史
声纳就是利用水中声波对水下目标进行
探测、定位和通信的电子设备，是水声 学中应用最广泛、最重要的一种装置。 它是SONAR一词的“义音两顾”的译称 （旧译为声纳），SONAR是Sound Navigationand Ranging（声音导航测 距）的缩写。
拖曳式声呐
它是以 缆线与潜 艇连接， 而声纳的 本体则远 远的拖在 潜艇的后 面进行探 测，消除 盲区，找 出躲在这 个区域的 目标。
水声通信和声呐组网技术
被动声呐技术
低频主动声呐技术
爆炸声回波定位技术
声纳技术应用 创新产品—共 振音响
837 Delta T 型 多波束影像声纳
侧扫声纳 海底挖淤测量 声学进行海洋、河流、湖 泊和大坝进行快搜速声学测 量 寻和打捞 海港和码头安全
被动声纳：指声纳被动接收舰船等水中目标
产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以 测定目标的方位。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
声纳安装
传统上潜艇安装声纳的主要 位置是在最前端的位置，原 先在这个位置上的鱼雷管退 到两旁。 其他安装在潜艇上的声纳型 态还包括安装在艇身其他位 置的被动声纳听音装置 ，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。
性能改善：
现代声纳根据海区声速--深度变化形 成的传播条件，可适当选择基阵工作 深度和俯仰角，利用声波的不同传播 途径(直达声、海底反射声、会聚区、 深海声道)来克服水声传播条件的不利 影响，提高声纳探测距离。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际 应用
实际应用
目前，声纳是各国海军进行水下监视使用的 主要技术，用于对水下目标进行探测、分类、 定位和跟踪；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。
此外，声纳技术还 广泛用于鱼雷制导、 水雷引信，以及鱼 群探测、海洋石油 勘探、船舶导航、 水下作业、水文测 量和海底地质地貌 的勘测等。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 素
实际应用
声纳结构与分类
基阵
水声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，有接收 基阵、发射机阵或收发合一基阵之分。
电子机柜
辅助设备
发射、接收、显示和控制等分系统
包括电源设备、连接电缆、水下接线箱和增 音机、与声纳基阵的传动控制相配套的升降、 回转、俯仰、收放、拖曳等装置，以及声纳 导流罩等。
扫描声纳： 广泛应用于海港防卫， 警务搜索与救援以及科 学评估与调查等领域。
“声纳” 的 流程图
定义以及 发展史
工作原理
结构与 分类
安装及 应用
影响工作 性能的因 实际应用 素
影响声纳工作性能的因素
影响声纳工作性能的因素除声纳本 身的技术状况外，外界条件的影响 很严重。 比较直接的因素有传播衰减、多路 径效应、混响干扰、海洋噪声、自 噪声、目标反射特征或辐射噪声强 度等，它们大多与海洋环境因素有 关。