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声呐技术及其应用

　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。声波是人类迄今为止已知可以在海水中远程传播的能量形式，声纳（sonar）一词是第一次世纪大战期间产生的，它是由声音（sound）、导航（navigation）和测距（ranging）3个英文单词的字头构成的，是声音导航测距的缩写。它利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成对水下目标进行探测、定位和通信，判断海洋中物体的存在、位置及类型，同时也用于水下信息的传输。

  • 2022-02-10
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新型声速剖面仪设计方法研究

声速剖面仪是一种测量水中不同深度声波传播速度的精密测量仪器，通过内部的温度、压力传感器等器件可以快速准确的测得当前水层的声速、温度、深度等数据，其中所测得的声速数据更是声纳设备所需的一个重要参数，被广泛应用于水深测量等工作。然而随着各种声纳设备的升级，其对声速的精度要求也越来越高，因此传统的基于“环鸣法”测量声速的仪器已经无法满足高精度声速测量的要求。

  • 2022-02-10
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海洋水下声探测信号的类型与探析

水下声探测是外国调查船和水下文物盗捞船进行非法调查和探测的主要技术手段，根据信号的主要声特征，对海洋水下声探测信号进行分类，分为宽带中、低频信号和窄带高频信号。在福建兴化湾海域采集了浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、侧扫声纳信号和单频测深信号4种代表性的海洋水下声探测信号，根据声特征分析给出了对应的分类，其中：浅地层剖面仪信号为信号类型确定的中、低频信号；电火花声源信号为宽带脉冲中、低频信号；侧扫声纳信号和单频测深信号为窄带高频信号。通过对4种实测声探测数据的分析研究，给出了对应类型的海洋水下声探测信号的分析、提取方法，其中：信号类型确定的中低信号和窄带高频信号在初步的时、频分析基础上，可通过带通滤波提取；宽带脉冲中、低频信号在初步的时、频分析基础上，可尝试通过小波尺度相关滤波的方法提取。结合已知的水下声探测信号的主要声特征，实现对采集的海洋水下声探测信号的识别。

  • 2022-02-10
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水声换能器研究进展

声波是迄今为止人类所掌握的唯一能在海洋中远距离传递信息与传播能量的载体，水声技术也因此成为水下通讯导航、水产渔业、海洋资源、海洋地质地貌、军事武器等领域的重要手段。水声换能器的使命即是在一定频带内按规定的信号形式激发产生声波和不失真地感知与接收水中声波信号，由此换能器也被人们形象地喻为声纳系统的“耳目”。随着水声技术应用领域的不断拓展与延伸，在海洋资源探测开发的技术竞争、军事对抗及全面感知地球的迫切需求背景下，水声换能器技术的飞速发展成为声纳技术发展的重要前提，新材料技术、精细加工技术、基础工艺技术以及数值计算分析技术等为换能器技术的快速发展提供了物质基础和技术条件。其中有关新材料、新机理、新结构换能器的发展情况曾在相关综述文章中分别描述过，本文就笔者所掌握的资料和有限的理解水平简要地综述几种典型结构类型换能器近些年的发展状况，主要包括：弯张换能器、圆柱面辐射型换能器、纵向换能器等等。

  • 2022-02-10
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光纤激光水听器研究进展

声波是人类已知的唯一能在海水中远距离传输的能量形式。水听器（Hydrophone）是利用在海洋中传播的声波作为信息载体对水下目标进行探测以及实现水下导航、测量和通信的一类传感器。由于水下军事防务上的要求和人类开发利用海洋资源的迫切需要，水听器技术得到空前的发展。传统的水听器包括电动式、电容式、压电式、驻极体式，等等。

  • 2022-02-10
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光纤水听器阵列应用于海洋地震勘探的试验

光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术基础上的水下声学传感器，它通过高灵敏度的光学相干检测，将水声振动转换成光信号，通过光纤传至信号处理系统提取声信号信息， 具有灵敏度高、频带响应宽、抗电磁干扰、耐恶劣环境、结构轻巧和构成大规模阵列等特点。光纤水听器主要用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特征、目标声学特征的探测，是现代海军反潜作战、水下兵器试验、海洋地质调查的先进探测手段。光纤水听器研究始于冷战时期反潜战的需要。早在20世纪90年代初，美国光纤水听器研究就已经达到使用阶段。2000年，美国研制成功96基元全光光纤水听器系统，应用于海洋、陆地石油、天然气勘探。我国的光纤水听器研究也已取得较大进展，在若干技术指标上已达到目前国际水平，但主要处于理论和实验室的层次，实用化、工程化的水听器还处于探索阶段，主要还是用于军事目的。2002年8月首次在渤海进行了23基元光纤水听器阵列的海上试验，通过光纤水听器与标准水听器的对比测试，验证了光纤水听器与传统水听器采集信号有相同的意义，为光纤水听器走向应用奠定了坚实基础。

  • 2022-02-10
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水下声呐技术、浅海声学及典型装备综述

声呐技术是指各国海军为提高声呐的探测效能而开发和应用的技术。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。声波是人类迄今为止已知可以在海水中远程传播的能量形式，声纳（sonar）产生于第一次世纪大战期间，由声音（sound）、导航（navigation）和测距（ranging）的字头构成的缩写。它利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成对水下目标进行探测、定位和通信，判断海洋中物体的存在、位置及类型，同时也用于水下信息的传输。

  • 2022-02-10
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北极水声学研究的新进展和新动向

早在1947年，美国海军研究室（OUR）就开始在阿拉斯加的巴罗附近建造了北极研究实验室（后来被命名为海军北极研究实验室）。当美国海军鹦鹉螺号于1958年第一次进行了冰下穿越北极的行动之后，北冰洋便具有了显著的战略意义，而随着美国和俄罗斯（苏联）核潜艇在北极的常规穿越和部署则标志着人们对北极水声学兴趣的开始

  • 2022-02-10
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