【行業】國防軍工專題-聲吶打造水下信息世界(38頁)

聲吶技術概述。電磁波是空氣中傳播信息最重要的載體,例如,通信、廣播、電視、雷達等。但在水下,由于海水是一種導電介質,向海洋空間輻射的電磁波被海水介質本身所屏蔽,其絕大部分能量很快以渦流形式損耗,且波長越短,損失越大。因此,電磁波在水下傳播距離十分有限。光在水中能量損失嚴重,穿透能力也十分有限,因此目前水下光信號傳輸主要依靠光纖光纜。而聲波屬于機械波,水下能量損耗較小、穿透能力強、傳播距離遠,是水下信息傳輸的重要載體。

聲吶系統構成。聲吶系統主要包括干端(水上部分)和濕端(水下部分)兩個組成部分。濕端主要由水聲換能器或換能器基陣、電纜、水下接線箱和增音機、與聲吶基陣的傳動控制相配套的升降、回轉、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等裝置,以及聲吶導流罩等其他輔助設備組成。其中,換能器是聲吶中的重要器件,它是聲能與其它形式的能如機械能、電能、磁能等相互轉換的裝置。換能器有兩個用途:1)在水下發射聲波,即“發射換能器”,相當于空氣中的“揚聲器”;2)在水下接收聲波,稱為“接收換能器”,相當于空氣中的“聽筒”。換能器在實際使用時往往兼備發射和接收聲波功能。被動聲吶中專門用于接收的換能器又稱為“水聽器”。換能器的工作原理是利用某些材料在電磁場的作用下發生壓電效應或磁致伸縮效應,從而使能量(信息)在電磁形式和聲波形式直接轉換。而換能器基陣是由換能器以一定幾何圖形排列組合而成,其外形通常為球形、柱形、平板形或線列行,功能上可分為接收基陣、發射基陣或收發合一基陣。

搜索潛艇目標。經過一百年的發展,對于水面艦艇的搜索方式已由一戰前的“登塔遠望”發展到如今的預警機、遙感衛星全天時、全天候監視。但對于潛艇的搜索方式近一百年期間一直是以聲吶為主。不過隨著聲吶技術的進步,如今聲吶不僅可以搜索潛艇,還能對潛艇進行遠距離預警、識別、跟蹤、干擾。而且聲吶的形式也由單一的艦載聲吶擴充為拖曳聲吶、吊放聲吶、浮標聲吶等,探測距離和精度也大幅提升。

水聲通信。水聲信息傳輸技術的大致工作原理是將文字、語音、圖像等信息換成電信號,并由編碼器將信息數字化處理后,由換能器將電信號轉換為聲信號。聲信號通過水這一介質傳播,將信息傳遞到接收換能器,并將聲信號又轉換為電信號,經解碼器破譯后還原成原來的文字、語音、圖像等信息。

聲吶干擾。潛艇普遍利用被動聲吶對水面艦艇進行跟蹤,并伺機發射魚雷遠距離伏擊水面艦艇,對水面艦艇造成巨大威脅。為對抗潛艇被動聲吶的跟蹤和定位,水面艦艇通常具有發射噪聲干擾器的能力,通過寬帶噪聲降低潛艇聲吶的接收信噪比(使艦船噪聲淹沒在干擾器噪聲之中),形成一定的干擾區域,水面艦艇趁機在該區域內進行機動規避,從而擺脫潛艇跟蹤。常見的干擾器有低頻噪聲干擾彈和高能炸藥干擾彈(在水下連續起爆,形成連續爆炸噪聲,具有噪聲源級高、頻帶覆蓋寬的特點)。

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