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我国水声控制技术的现状与发展

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作者:管理员。 TAGS:现状,发展,技术,控制,我国,水声,
   水声第一个回声定位方案:1912年,英国“泰坦尼克号”和冰山相撞海难事件发生后不久,英国人L.F.Richardson提出水下回声定位方案,他本人未能实现这一方案。水声技术始于第二次世界大战初期,海洋探测和海军的需求是水声技术发挥的两大基本推动力。第二次世界大战后,水声技术在民用方面的应用日益广泛,海洋开发、捕鱼、海底地质测
绘、导航、水下机器人研制等方面都有水声设备的应用。
水声学
  水声学主要包括两个内容。(1)水声物理。水声物理是水声工程应用的理论依据,为工程设计提供合适参数。(2)水声工程。水声工程对水声物理提供新的内容和要求,为其研究提供新的手段,并促进其发展。
1.1水声物理
  从水声场的物理特性分析出发,主要研究海水介质及其边界(海底、海面)的声学特性和声波在海水介质中的传播时所遵循的规律,及其对水声设备工作的影响。水声信道(声信息的传输通道)复杂、多变的,声传播现象也是复杂、多变的。
1.2水声工程
  水声工程是指以声波作为信息载体,实现水下探测、定位、导航、识别、通信等技术的工程学科。它是集物理学、电子技术、信息工程、计算机技术、传感器技术等学科为一体的综合性交叉学科,在国防建设与国民经济建设中应用十分广泛。目前,声波是海洋中唯一能远距离传输信息的有效载体,因此水声技术作为海洋开发的主导技术之一。
水声控制技术的应用现状
  水声技术是获取和传递水下信息最有效的手段,这是无线电和光电设备等用于水下都显得无能为力的根本原因。水声技术的工作环境是海洋,信息载体是声波,工作目标是水中目标,这使水声技术具有自己的独特之处。
  目前,水声技术应用非常广泛。水声技术主要应用于军事、民用。以下分别对其进行说明。
2.1水声技术在军事上的应用
  水声技术在军事上的应用主要有以下几方面。(1)水雷引爆:压敏水雷、音响水雷。(2)制导鱼雷:主、被动制导;(3)舰载声纳:A/N-SQS-26;(4)拖曳声纳:A/N-SQS-35;(5)拖曳线阵以及声纳浮标等。
2.2水声技术在民用方面
  水声技术在民用主要有以下方面的应用。(1)测探:常规测探仪、底层剖面仪、旁视声纳;(2)多普勒测速仪;(3)鱼探仪:前视主动声纳;(4)助鱼设备:技术、诱鱼;(5)助潜设备:手提式小型的定位声纳;(6)定位标志:新标、应答器;(7)通讯与遥测;(8)控制:声释放器、泊井井口流量控制;(9)声学流量级、波高传感器。
  在我国,目前水声技术主要应用于国防。
3.水声技术的发展
  陆地上的资源有限,而海洋蕴藏着丰富的资源。随着世界人口逐渐增加,人类只有向海洋索取,,以后,还会进一步地探测海洋、开发海洋。要
[论文网 lunwen.nangxue.com]探测海洋、开发海洋,必须下海。下海就必须解决海水中远距离探测与信息传输问题。这些问题只能靠水声技术来解决。通常在地面上、空中都靠电磁波(包括光,它也是电磁波的一种)来解决通讯问题,但在海水里,大量信息的采集只能通过声波来解决。实际上,现在陆地上有多少种电磁波的设备,在水下也大致有多少种类似功能的水声设备,只不过是因为环境复杂,技术上有其特殊要求,成本较高,水声设备市场还比较小。随着人们对海洋开发的重视和海洋开发力度的加大,水声技术会得到更大、更快的发展。水声学是一个比较年轻的学科,也是大有前景的学科。
  目前,水声工程控制原理有效的应用于声纳。声纳是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。声学(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。声纳可按工作方式,按装备对象,按战术用途、按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为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,等等。  声纳装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成。基阵由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。电子机柜一般有发射、接收、显示和控制等分系统。辅助设备包括电源设备、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、吊放、投放等装置,以及声纳导流罩等。  主动声纳技术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。大多数采用脉冲体制,也有采用连续波体制的。被动声纳技术是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。  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。
结语:
  在我国目前有很多都没听说过水声学,而国外一般大学毕业生都知道水声学,这说明了我国科技普及程度与国外有明显差距。随着我国国民经济的发展,对海洋开发的加强,水声工程产品的市场也必将得到快速拓展。  
参考文献:
[1] ]声纳与水声工程[J]. 电子科技文摘, 2006, 12 .
[2]桂雪琴.水声工程学前景灿烂.中国船舶报,2001,4.