育才学习网1.什么是声纳
“声纳”是一种利用声音进行侦察的工具。
声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……
声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。
早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。
现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。
有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。
许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。
在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位置。
除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。
新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位置。
现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装置。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。
2.声纳的使用原理
正如你所说水下声纳 就是一个超声波发生与接收器
其探测机理同雷达是完全一样的
只不过电磁波在水下不能传送 故用超声波代替
所以说 雷达碰到水中的固体物质（包括大鱼）就会反射
声纳接受的反射后的超声波后
理由简单程序就可以转化为可视的效果 测距以及估测物体大小与速度
测定海水深度是 不断得向海底发射超声波 超声波被海床反弹后再被接受 这样 就可以得到一个海底深度连续的数据
因为 海底也有平原 高山 沟壑 所以所谓的海底深度 应该是一个区域的平均值 而不是单纯某个位置的具体值
3.声呐是如何利用声波来进行工作的
(1)在月球上不能用声呐技术来测量物体间的距离，因为月球上是真空，而声音不能在真空中传播.
(2)超声波从潜艇a传到潜艇b的时间：
t=
1
2 *10s=5s,
∵v=
s
t
∴潜艇b与潜艇a的距离：
s=vt=1500m/s*5s=7500m;
(3)1分钟后，潜艇b行驶的路程sb=vbt=20m/s*60s=1200m
因为声波频率变低，所以潜艇b是远离声呐，
现在两艘潜艇之间的距离s2=s1+sb=7500m+1200m=8700m.
答：（1）不能，因为月球上是真空，而声音不能在真空中传播；
(2)潜艇b与潜艇a的距离s1是7500m;
(3)经一分钟后潜艇b与潜艇a的距离s2为8700m.
4.声纳的作用
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。
作用：
声呐技术至今已有100年历史，它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置，主要用来侦测冰山。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。
声呐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，声呐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。
和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。俄罗斯海军专门将一艘核子K-403号潜艇改成声呐测试用艇，可见重视程度。
5.声纳是怎么发射出去的
作为一种声学探测设备，主动式声呐是在英国首先投入使用的，不过英国人把这种设备称为"ASDIC"（潜艇探测器），美国人称其为"SONAR"，后来英国人也接受了此叫法。
由于电磁波在水中衰减的速率非常的高，无法做为侦测的讯号来源，以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。无论是潜艇或者是水面船只，都利用这项技术的衍生系统，探测水底下的物体，或者是以其作为导航的依据。
作远距离传输的能量形式。于是探测水下目标的技术——声呐技术便应运而生。 声呐技术至今已有100年历史，它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置，主要用来侦测冰山。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。
声呐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，声呐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。
和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展
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。
6.声纳的用途是什么
自从世界上有了飞机，人们就研制出了对付它的雷达。雷达是现代国防的眼睛，利用它可以及时地发现敌人的飞机和导弹，提高炮击的命中率。
潜艇的发明，给科学家出了一道难题。它藏在海水深处神出鬼没，如何才能发现它呢？再好的望远镜也无法发现水下目标，雷达对它也无能为力。因为雷达发射的电磁波很快就会被海水吸收，无法用它来探测水下的潜艇。在这种情况下，科学家发明了“声纳”。声纳这个词是英语缩写的音译，其原意是“声导航和定位”。声纳是海洋中的“千里眼”和“顺风耳”。有了它不仅可探测远处的轮船、潜艇，而且还可用来探测海洋中的鱼群、沉船、冰山及水下资源。
早在1490年，大家比较熟悉的意大利著名艺术家和工程师达·芬奇就曾说过：“如果使船停航，将一根长管的封口端插入水中，而将开口放在耳旁，便能听到远处的航船。”这表明人们在几百年前就已发现，水对声波的吸收能力是较小的，可利用声波来探测水下的物体。可以说，达·芬奇所说的听测管即是现代被动声纳的雏型。只不过这种听测管过于原始而已，它既不能探测到水下目标的方位，灵敏度也很低。
需要是创造发明之母。大概历史上有两件重大事件促使科学家、发明家对声纳的研制和改进加快了进程。一个使世界震惊的事件是1912年4月19日，英国刚刚研制成功的一艘14000吨级的新邮轮“巨人号”，在加拿大纽芬兰岛南部海域被一座浮动冰山撞沉。结果1500余人遇难。著名故事片“冰海沉船”和“泰坦尼克号”描写的就是这次海难事件。另一个事件是在第一次世界大战期间，德国人利用新发明的U型潜艇，击沉了大量协约国的军舰和商船。
声纳分主动声纳和被动声纳。主动声纳包括声波发射和接收装置。被动声纳只有声波接受装置。一台现代化的声纳还包括复杂的电子装置和计算机系统。声纳的“心脏”就是一片片薄薄的压电晶体或压电陶瓷换能器。由于压电陶瓷易于加工成型，电声转换效率高，所以现代声纳换能器多采用压电陶瓷。常用的压电陶瓷有钛酸钡，锆钛酸铅等。
压电陶瓷换能器的原理是：当对这种陶瓷片施加压力或拉力，它的两端会产生极性相反的电荷，通过回路而形成电流。这种效应称为压电效应。如果把用这种压电陶瓷做成的换能器放在水中，那么在声波的作用下，在其两端便会感应出电荷来，这就是声波接收器。而且，压电效应是可逆的，假如在压电陶瓷片上施加一个交变电场，陶瓷片就会时而变薄时而变厚，同时产生振动，发射声波。这样超声波发射器的问题也就解决了。
声纳的用途十分广泛。在军舰、潜艇、反潜飞机上安装声纳之后，可以准确确定敌方舰艇、鱼雷和水雷的方位。同时，它还能区别前方的目标是鲸鱼还是潜艇，是敌方潜艇还是我方潜艇呢。在民用方面，可以使轮船在黑夜和雾天航行时及时发现前方的船只或暗礁；可以告诉渔民哪儿有鱼群；还可以用来研究海洋地质，搜寻海下沉船，进行水下通信联系等等。
7.声纳可以用来干嘛
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。应用领域：
军事
水声技术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。随着现代声纳技术的发展和进步，新一代声纳具有更先进的探测性能和更远的探测距离，一些高科技声纳还具有相当高的分辨率，能够识别蛙人和可疑水下航体。
海洋测绘
随着海洋高新技术的介入和装备的不断升级，水下地形声学探测技术获得了迅速的发展，现已成为世界各海洋国家在海洋测绘方面的重要研究领域之一。利用声呐技术进行海洋测绘的设备有：单波束回声测深仪、侧扫声呐、多波束测深、浅地层剖面仪。
海流流速测量
现代声纳技术可以利用多普勒效应进行流速测定，这种声纳系统使用一对装在船底倾斜向下的指向性换能器，由海底回波中的多普勒频移可以得到舰船相对于海底的航速。另一方面，若将声纳固定在流动的海域中，它可以自动检测和记录海水的流动速度及方向。
海洋渔业
探鱼仪是一种可用于发现鱼群的动向、鱼群所在地点、范围的声纳系统，利用它可以大大提高捕鱼的产量和效率；助鱼声纳设备可用于计数、诱鱼、捕鱼、或者跟踪尾随某条鱼等。海水养殖场已利用声学屏障防止鲨鱼的入侵，以及阻止龙虾鱼类的外逃。
水声通信
水声通信是水面舰艇、潜艇间相互通信的重要手段，利用声纳系统在水下可代替导线的连接，使用声束来传递信息，实现舰艇之间的通信和交流。