聲納
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| U235 於 2002/06/19 11:42 | |
| 聲納 | |
“聲納”與軍事(艦艇、潛艦、反潛)、民生經濟(漁業)、航行(海底地形、導航)、水底探勘(考古、打撈、探油、探礦)、潛艦國造(重要組件之一)等，息息相關，會此資料以享網友！ | |
NO:169_1
| U235 於 2002/06/19 11:43 | |
| Re:聲納 | |
聲納(sonar) “聲納(sound navigation and ranging)”是在第二次世界大戰中形成的，是“聲導航和測距”的縮寫譯音。此前，水聲探測設備曾分別稱為：潛艇探測器、回聲定位儀、水中聽音器、噪音測向儀和回聲測深儀等。是利用水中聲波傳播特性，對水下、水中的物體目標，進行傳感探測、定位和識別的方法以及所用之技術設備。 聲納裝備被廣泛應用於海軍水下活動的各個方面，潛艇、水面艦艇、反潛飛機和海岸防潛警戒系統。用於搜索、測定、識別和跟蹤潛艇和其他水中目標，進行水聲對抗、水下戰術通信、導航和武器制導，保障艦艇、反潛飛機的戰術機動和水中武器等的使用。是探測潛在水中潛艇的主要手段，也是潛艇水下偵察、導航的主要設備。一艘現代化潛艇裝有大小聲納十餘部。聲納還可用於探雷、導航、航道測量、制導、引信等方面。民用方面，聲納的應用也很廣泛，如魚群探測、海底地質測量、水下定位、導航等。 按基本工作方式：區分為主動式聲納和被動式聲納。按裝配對象：區分為艦艇聲納、航空聲納、海岸聲納和便攜聲納。按主要戰術性能和技術特點區分為：搜索聲納、攻擊聲納、探雷聲納、識別聲納、通信聲納(水聲通信機)、對抗聲納(水聲偵察、干擾和偽裝設備)、導航聲納(測深儀、測冰儀和都卜勒聲納)和綜合聲納等。 <a href=http://cw2.so-net.net.tw/sonetbase/forum/board.asp?gno=4481>聲納講座(略)</a><br> <font color=#008000><b>初始</b></font> 人類很早就利用水下聲波尋找水下物體；如：漁民很早就根據聲音來發現水下魚群。1490年，最早記錄了義大利-達芬奇，把兩端開口的長管插入水中來聽測遠處航船的方法，這種方法一直沿用到第一次世界大戰，後人把這種傳聲管稱為“芬奇管”。<br> <font color=#008000><b>近代聲納研發史</b></font> 20世紀初，發明真空管，成為聲納發展的基礎。 第一次世界大戰前，科學家們開始研究利用水下聲波來探測淹沒在水下的冰山。 第一次世界大戰中，人們把“芬奇管”發展成為由兩組多管組成的水中聽音器，以雙耳效應法測定目標方位，測向精度達±0.5°，距離很近；一種稱為“鰻”的多管線列陣系統，可拖曳在船尾，供任何一種艦船拖帶和測聽；在一次大戰中，約有3,000艘艦艇裝備此類空氣管水聽器，以對付水下航行的潛艇。 1916年，法國-郎之萬(物理學家)，為首的小組著手研究用水聲方法來探測潛艇，利用電容發射器和炭粒微音器開始作回聲聲納實驗，研製出被動聲納，使用水聽器和放大器接收潛艇航行的輻射噪音來發現潛艇。 1918年，法國-郎之萬，研製成主動聲納，其原理是用石英換能器和真空管放大器組成的探測器，發射聲脈衝，接收潛艇的反射回波來發現潛艇並測定其方位和距離，探測距離達1,500m，這是最早出現的實驗性近代回聲聲納。同時，英國-博伊爾領導的“ASDIC”研究小組，利用石英換能器和真空管放大器進行對潛艇探測的研究也取得了成功。 1930年，回聲測深儀開始廣泛用於艦船導航；聲納在民用方面，發現了用回聲測深儀發現魚群的可能性，但發展遲緩。 1935年前後，比較符合實戰要求的聲納開始投入生產，到第二次世界大戰爆發時，已有許多艦艇裝備了聲納。二戰期間被擊沈的潛艇中，有60%是由聲納發現的。 第二次世界大戰後，製成不用旋轉換能器就能進行全景監視的環掃聲納，採用圓柱形基陣，用旋轉電容轉接器，實現脈衝內掃描；隨後，美、蘇等國進行了大量的水聲物理實驗研究，對海洋中聲波傳播特性有了較全面的瞭解。 1950年，民用方面，研製出第一台漁探儀。 19世紀末，發現了聲電轉換材料。<a href=http://www.mnd.gov.tw/division/~defense/mil/mnd/cs/Celectric/elec_09.htm>水下科技</a> 60年代初，製成新一代聲納，作用距離預報系統，工作於深海的聲納，適用於艦用聲納和聲納浮標等，採用預形成多波束、分波束相關和時間壓縮相關等新技術。其作用距離比第二次世界大戰時提高了10倍。聲納還廣泛用於海上石油勘探、海洋開發和海上施工，於是相繼出現了地貌儀、深、淺地層部面儀、都卜勒導航聲納、水下定位系統(水下信標、應答器等)、鑽井船動態定位聲納以及井口重入聲納等。聲納技術已成為海洋遙感的重要手段。 70年代，研製成現場聲納作用距離預報系統；中期，陸續出現了數字式聲納，這類聲納採用電腦，人-機對話技術，能同時跟蹤多個目標並進行全景顯示；其總體戰術性能和抗干擾能力都有大幅度提高。聲納信號處理逐步由模擬處理變為數字處理，由人工控制的以硬體為基礎的系統，改變為自動控制的以軟體為基礎的系統，由多個分開的子系統組合成計算機控制的綜合系統。現代艦用主動聲納的探測作用距離約10海浬(18.5km)，在大洋中利用水下聲道會聚帶，其作用距離可增至35海浬(64.75km)。潛艇被動聲納的作用距離約數10海浬；拖曳線列陣聲納和岸基聲納，作用距離可達數百到上千海浬。民用方面，出現水平漁探儀。<br> <font color=#008000><b>現況</b></font> 從20世紀50年代中期起，由於核動力潛艇的發展和水中武器性能的提高，電子技術、水聲工程和水聲物理學方面出現了新的研究成果，使聲納的發展進入現代化階段。其主要標誌是： <font color=#ff0000><b>1.</b></font>比較普遍地採用低聲頻、大功率和信號數字處理技術，綜合利用聲波在水中傳播的新途徑，採取降低艦艇噪聲等措施，使聲納的探測距離比40－50年代提高了10－30倍。 <font color=#ff0000><b>2.</b></font>利用多元式基陣和數字多波束電子掃描技術，實現了對目標水平全向或三維空間的快速掃描搜索，並具有同時搜索跟蹤多個目標的能力和較高的定位精度(方位精度±0.25－1°，距離精度±1－5%，俯仰精度小於±1°)。 <font color=#ff0000><b>3.</b></font>採用識別聲納或通信聲納的編碼識別裝置，解決了對水下目標的主動識別，並正在發展被動識別技術。 <font color=#ff0000><b>4.</b></font>拖曳式聲納(變深聲納)有了較大的發展，使水面反潛艦艇在惡劣海況和不良水聲傳播條件下，能有效地實施對潛搜索和攻擊。 <font color=#ff0000><b>5.</b></font>採用被動式噪聲測距，提高潛艇隱蔽攻擊的能力。 <font color=#ff0000><b>6.</b></font>利用數字計算機技術和系統工程學的研究成果，單功能聲納已發展為多功能或綜合性的聲納系統，使基陣得到綜合利用並實現多部聲納的綜合控制或集中操縱。 <font color=#ff0000><b>7.</b></font>聲納同攜載平臺的其他傳感探測設備、水中武器、導航等系統緊密結合，提高了艦艇、飛機對水中目標搜索識別和攻擊的效能；同時，還發展了專用於探測水雷、水聲偵察和幹擾、對魚雷警戒和誘騙的水聲設備。<br> <font color=#008000><b>組成結構和基本工作原理</b></font> 聲納基本上可以分為被動聲納和主動聲納兩大類。<a href=http://www.na.ntu.edu.tw/chinese/course/courses/50534100.htm>水下聲學</a> <font color=#ff0000><b>被動聲納</b>(噪聲聲納)</font> 被動聲納通過接收目標的輻射噪聲探測目標並測定其參數，主要由換能器接收基陣(由若干換能器以一定規律排列組合而成)、接收機(信號處理器)、顯示控制臺和電源等組成。當水中、水面目標(潛艇、魚雷、水面艦船等)在航行中，其推進器和其他機械運轉產生的噪聲，通過海水介質傳播到聲納換能器基陣時，基陣將聲波轉換成電信號傳送給接收機，經放大處理傳送到顯示控制臺進行顯示和提供聽測定向。 早期的被動聲納搜索目標和測定目標方位，主要是轉動換能器基陣對準目標，以最大定向法來完成；近代被動聲納則由基陣和波束形成電路預成波束來自動完成；現代被動聲納除完成對目標測向外，還能根據噪音目標的頻譜特徵等判明其性質和類型；噪音測距聲納還可對目標進行被動測距。 <font color=#ff0000><b>主動式聲納</b>(回聲聲納)</font> 主動聲納向水中發射聲波，接收水下物體的反射回波發現目標並測量其參數。主要由換能器基陣、發射機、接收機、收發轉換裝置(用於收發合一的基陣)、終端顯示設備、系統控制設備和電源等組成。在系統控制設備的控制下，發射機產生以某種形式調制的電信號，經收發轉換裝置送到換能器基陣，由換能器將其變換成聲能向水中輻射；同時，信號的部分能量被耦合到接收機作為計時起始(距離零點)信號。當聲波信號在傳播途中遇到目標時，一部分聲能被反射回換能器再轉換成電信號，經收發轉換裝置送入接收機進行放大處理，送到終端顯示設備供觀察和聽測。<br> <font color=#008000><b>聲納基陣</b></font> 可分為發射基陣和接收基陣；有些主動聲納的發射基陣和接收基陣是合一的，基陣由換能器基元組成。 換能器的作用是將電能轉換成聲能(發射換能器)，或將聲能轉換成電能(水聽器)。 聲納中常用的換能器有三種：磁致伸縮型、壓電單晶型、鐵電陶瓷型。50年代以前，聲納換能器多採用前兩種類型；60年代以來廣泛採用鐵電陶瓷型。大部分多元聲納基陣都採用縱向振子基元，是一種單端活塞式輻射器，基元適用於數千Hz(赫)至數百KHz(千赫)的頻帶，為現代多用途聲納所採用，不僅用以發射也用於接收，頻率低於1,000Hz的發射基元不宜採用這種縱向振子，可採用彎曲振動換能器。 用多個換能器基元組成基陣，其目的是產生一定的方向性，發射基陣可以使聲能集中，而接收基陣可以抑制幹擾。艦艇聲納的基陣大多為圓柱形或環形，圓柱形基陣在水平面內用電子電路提供均勻的輻射，而環形基陣則在各個方向上都提供均勻的輻射。艦用聲納基陣尺寸一般在數10cm至數m，其對應的工作頻率為數10KHz至數KHz；岸用聲納的頻率更低，基陣尺寸則更大。為充分利用艦上空間，正在研究附在艦殼上的平面陣或共形陣。一些小型聲納或探雷器採用機械旋轉的平板型或弧型基陣。這些聲納基陣大多直接裝在船殼上。為了減少水動力湍流附面層噪聲，基陣多裝在導流罩中。大型水面艦艇導流罩在艦首呈氣泡型，中小艦艇導流罩在艦體中前部艦底，工作時用昇降桿將導流罩伸出艦殼外。為克服海洋中溫度躍層的影響和降低本艦噪聲影響，有些水面艦艇裝有拖曳式可變深度基陣。這種拖曳式基陣裝於魚形導流罩中用電纜拖曳在艦尾，改變纜長和艦速可以控制拖曳深度。 為適應拖曳線列陣和艦殼共形陣的要求，近年來研製成一些採用新型材料和新原理的水聽器，主要是光纖水聽器和高分子聚合物水聽器。這類水聽器重量輕，質地柔軟，可用於能彎曲的拖曳線列陣或覆蓋於形狀不規則的艦殼表面，構成大孔徑保角陣。<br> <font color=#008000><b>接收機和信號處理</b></font> 聲納往往工作於很強的干擾背景中，接收機對來自基陣的信號進行放大、處理，從干擾背景中檢測出信號並測定其參數。現代數字式聲納接收機由預處理器、信號處理器和後置數據處理器組成。 預處理器的作用是對信號進行調節(放大、均衡)，模擬濾波，增益控制等。預處理過的信號，經模擬數字變換器，變為數字碼送入數字信號處理器，進行空間和時間處理，以獲取空間和時間增益。 空間處理主要是波束形成，產生空間高增益、低旁瓣波束，以增強觀測方向的信號和抑制其他方向的干擾。為了提高觀測和搜索目標的速度，現代聲納大多採用多波束的波束形成器。它可同時形成數十至數百個波束。早期採用限幅式的數字多波束定向技術。近年來研製成線形多波束波束形成器。自適應濾波和高解析度譜估計技術已用於波束形成，從而發展了自適應波束形成、自適應幹擾抵消和超指向性陣處理技術。這些方法可顯著改善聲納的多目標分辨能力和抑制強干擾的能力。 <font color=#ff0000><b>1.</b></font>時間處理的作用是對接收到的信號進行濾波、積累等處理，以獲取時間增益，提高信噪比。被動聲納的時間處理可分為寬帶處理和窄帶處理兩類。寬帶處理器是能量積累器，由平方和積分電路構成，用於檢測各個波束中能量的變化，以發現目標；窄帶處理器採用窄帶濾波器組檢測目標噪音中的線譜成分，以便發現目標。窄帶濾波器組可以用時間壓縮掃頻濾波器或快速傅裏葉變換來實現。同時，為了消除寬帶噪聲背景並突出窄帶成分，還採用了自適應線譜增強器。主動聲納的信號時間處理器，分為相干和非相干兩種。非相干處理器是能量處理器，相干處理器是匹配濾波器。匹配濾波器的傳輸函數是發射信號頻譜的復共軛。對於時間帶寬乘積Tw大於10的調頻脈衝，匹配濾波器輸出信號的時間寬度為輸入信號時間寬度的1/Tw，這種作用被稱為脈衝壓縮。匹配濾波器輸出信號在時延、頻移軸上的解析度，用模糊度函數來表徵。它可以表徵各種波形的壓縮能力。現代聲納採用多種波形工作。常用的信號波形有單頻長、短脈衝和調頻長、短脈衝等。單頻長脈衝相干接收，用於檢測具有大多普勒頻移的高速目標；調頻長脈衝相干接收，用於檢測具有小都卜勒頻移的低速目標。調頻脈衝非相干接收用於在淺海中平滑混響干擾背景。在淺海中，由於多徑效應，信號經傳播後在時間上與頻譜上均有伸長彌散的現象。這就會降低脈衝壓縮的效果，使匹配濾波器的時間增益顯著下降。選用合適的波形，使信號模糊度函數與通道散射函數重疊一致，使匹配濾波器輸出為最大。 除進行空間處理和時間處理以外，信號處理器的另一個作用，是進行目標參數估計。聲納中主要的目標參數有方位、距離和徑向速度。直接估計的物理量有時延和頻率等。 <font color=#ff0000><b>2.</b></font>後置處理器的作用是對信號處理器的輸出數據進行恆虛警處理、統計判斷、自動跟蹤和識別以及對目標運動要素估算等；恆虛警處理器是自動判決裝置預處理器，對信號處理器輸出的多通道數據進行歸一化處理，使輸出信號對一個固定的門限保持恆定的虛警概率。自動判斷裝置採用序貫檢測原理，通過一段時間的觀測積累，判斷有無目標。由於干擾背景的複雜性，現代聲納同時裝有機器輔助人工判斷和自動判斷兩種裝置。 目標的自動識別，是現代聲納技術中的一個問題。現代聲納一般裝有多線索識別顯示器輔助人工識別。自動跟蹤裝置在對聲納測量數據進行卡爾曼濾波平滑而獲得運動軌跡後，進行目標運動要素估算。 現代聲納信號處理器多由數字硬體或高速位元片式微處理器構成。後置處理則由小型或微電腦來完成。它具有很強的多通道實時處理能力，可以同時形成數十至數百個波束，並能同時對每個波束進行匹配濾波。在參數測量方面可同時跟蹤多個目標，並測定其參數。<br> <font color=#008000><b>顯示控制器</b></font> 聲納顯示控制器主要用於顯示探測結果和人-機對話。 主要內容有：“距離/都卜勒”顯示、“距離/方位”顯示、距離跟蹤顯示和方位跟蹤顯示。現代用得最多的顯示格式是B型顯示和平面位置顯示以及A型顯示；既可顯示未經判決的半原始數據，供人工判斷，也可顯示自動判斷的結果。聲納顯示器採用現代計算機字元圖形顯示技術，可分為光柵掃描式和向量增量式兩類。前者既可進行亮調制B型顯示或平面位置顯示，也可進行圖形顯示；後者主要用於圖形顯示。 聲納的人-機對話的主要內容有：選擇信號處理方法和顯示格式、設置工作參數、肯定或否定機器自動判決及測量結果等。常用的操縱器有按鍵、操縱桿、摩球及光筆等。<br> <font color=#008000><b>發射機</b></font> 用於產生所需波形的信號，信號經功率放大後驅動發射換能器基陣發射聲波，其功率小至數瓦，大至數兆瓦。現代聲納多採用晶體三極管D類放大器構成功率放大器單元模塊，由多個功率放大模塊組成發射系統。前置級可根據控制臺指令產生不同的發射波形，向各功率模塊傳輸不同相位的激勵電壓，經功率放大後，驅動不同的換能器基元，控制發射波束旋轉。<br> <font color=#008000><b>影響聲納性能的因素</b></font> 影響聲納工作性能，受環境因素影響很大，直接影響聲納的工作性能；因素有傳播衰減、多徑效應、混響干擾、海洋噪音、載體自噪音、目標反射本領等。這些參數大多與海洋環境因素(如聲速-深度分佈、波浪、海底底質、水深、海流等)有關。為正確使用聲納以充分發揮其性能，聲納作用距離預報是非常重要的。<br> <font color=#008000><b>現代電子學對聲納的影響</b></font> 現代電子學促進了聲納技術的發展。在60年代末至70年代初，問世的第一代數字式聲納採用第三代數字電子計算機，作為後置處理器和中心控制計算機。第二代數字式聲納採用分散式的多個微處理器，各個數字硬體信號處理器與中心控制機組成混合式系統。第三代數字式聲納除採用高速位片式微處理器外，在結構上已採用通用可變程式組合式信號處理機。這樣既有專用硬體的高速度，又保持了通用機的靈活性。電荷耦合器件和聲表面波器件等模擬信號處理技術，用於高分辨力的小型聲納中，為實時多通道聲納信號處理提供另一種實現途徑。 光纖和雷射技術可用於製作光纖水聽器和實現水下多路傳輸。這種光纖水聽器，可用於聲納浮標、拖曳線列陣聲納和線導魚雷等方面。它具有頻帶寬、直徑小、重量輕、抗干擾能力強等優點。光纖與集成光學元件配合，可構成數據處理系統。光纖多抽頭延遲線構成的橫向濾波器，可用於聲納信號處理。<br> <font color=#008000><b>新發展趨勢與進展</b></font> 70年代以來聲納技術發展很快，主要有參量陣聲納、拖曳線列陣聲納等。發展鑲貼式基陣聲納、拖曳線列陣聲納、光纖水聽器和光學聲納，研究水聲信號處理新技術，進一步降低艦艇噪聲和加強對各類水聲通道的主動利用。利用數字計算機先進技術和器件，進一步向全數字化發展，將很快出現第四代、第五代數字式聲納。進一步提高聲納對目標的搜索、識別、跟蹤、處理能力和對海洋環境的適應能力，提高設備的可靠性、可維修性和管理操作的自動化程度，以更有效地保障潛艇和反潛兵力的戰鬥活動。 <a href=http://www.digitalasia.com.tw/product/topaaadklc.htm>生命探測器</a> <a href=http://202.108.249.200/news/special/zt1/crash/7243.html>情報蒐集與偵察</a> | |
NO:169_2
| U235 於 2002/06/19 11:44 | |
| Re:聲納 | |
<font color=#ff0000><b>參量陣聲納</b></font> 參量陣聲納利用兩個高頻波在介質非線性效應作用下所產生的互作用，形成一個低頻的差頻窄波束。互作用區越長，波束越窄。參量陣具有頻帶寬、波束窄、無旁瓣和換能器尺寸小等優點，可用於回聲測深儀、地層剖面儀、多普勒導航聲納等方面。參量陣回聲測深儀，其探測深度達6,000m，換能器尺寸僅為普通換能器的1/10。參量陣地層剖面儀，在1,200m深海中可探測80m深沈積層的剖面。參量陣都卜勒聲納可跟蹤3,000m深的海底，遠優於普通換能器。參量陣聲納用於定向水下通信，有非常良好的保密性。 <font color=#ff0000><b>拖曳線列陣聲納</b></font> 這是聲納技術在70年代的一項重大進展。對海洋低頻聲波遠距離傳播的研究表明，低頻聲波在海洋中傳播衰減很小，低頻聲場有很好的時間穩定性和空間相干性。採用長線陣，有可能實現上千海浬的超遠程探測，但裝在船殼上的基陣受船體長度的限制，而不能提供所需的陣長。拖曳線列陣可滿足這一要求。它由水面艦艇、潛艇以及直昇飛機拖曳，而且拖曳的深度可變。這種聲納基陣由前振動隔離段、水聽器陣及後穩定段幾部分組成。 <a href=http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ship/weaps/an-sqr-19.htm>拖曳式陣列聲納(TACTASS)SQR-19(V)</a> 這種聲納基陣可在數百Hz至數十Hz的頻段上提供很尖銳的指向性。由於它是拖曳式的，機動性好，深度可變，能克服躍層障礙；遠離本艦，受本艦噪聲干擾小。 拖曳線列陣聲納有兩種： 1.戰術性拖曳線列陣聲納，由驅逐艦一類反潛艇拖曳，供戰術反潛使用。這種基陣可在高達30節的航速下拖曳，陣長在100m左右，作用距離可達100海浬以上。 2.監視型拖曳線列陣聲納，由專門設計的艦艇低速拖曳，供遠程監視搜索用，可代替遠程岸用聲納。這種基陣長在1,000m以上，探測距離可達數百至上千海浬。 <font color=#a03070><b>艦艇聲納</b>(shipboard sonar) </font> 亦稱艦載聲納。分為潛艇聲納和水面艦艇聲納(<a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/japan/weapon/JMSDF/kongou.htm>聲納系統</a>)兩類。潛艇聲納主要用於搜索、識別、跟蹤水面艦船和潛艇，保障魚雷、深水炸彈和戰術導彈攻擊，探測水雷等水中障礙，進行水下戰術通信和導航。現代潛艇聲納在良好水文條件下(包括利用深海聲道)，潛艇低速航行時發現艦船目標的最大距離；被動方式全向搜索達60海浬，自動跟蹤20海浬；主動方式全向搜索為10海浬，定向探測30海浬。水面艦艇聲納裝備於大、中型水面戰鬥艦艇、獵潛艇、反水雷艦艇和某些勤務艦船。主要用於搜索、識別、跟蹤潛艇，保障對潛艇實施攻擊，探測水中障礙，與己方潛艇進行水聲通信，對敵方的魚雷攻擊進行警戒或誘騙。現代水面艦艇聲納在良好水文條件下，艦艇航速24節以下時，發現潛艇的最大距離，採用直達聲傳播為10－15海浬；利用海底反射為15－20海浬；利用深海聲道為30－35海浬。為了監視高航速低噪聲的核動力戰略導彈潛艇，一些國家正在發展一種反潛預警用的拖曳線列陣聲納系統，水聽器組裝在拖纜上，組成長達數百m的線陣，由艦船拖曳於尾後，當拖帶艦艇低速航行時，據稱其發現距離可達數百海浬。 <a href=http://www.hkmilitary.com/military/warfare/modern/us/navy/usmodernsub/usmodernsubintro.html>現代美國核子潛艇</a> <a href=http://202.130.245.40/chinese/junshi/74046.htm>日本“鞍馬”號驅逐艦艦載探測裝置</a> <a href=http://202.130.245.40/chinese/junshi/57890.htm>日本海上自衛隊兵力大盤點</a> <a href=http://www.geocities.com/pentagon/8167/planavy/planavy.htm>中共(人民解放軍)海軍兵力介紹</a> <a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/cross-strait/PRC-navy-table.htm>解放軍海軍主要裝備一覽表</a> <a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/cross-strait/PRC-navy-organization.htm>解放軍海軍編制</a> <a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/cross-strait/PRC-northsea.htm>北海艦隊</a> <a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/cross-strait/PRC-eastsea.htm>東海艦隊</a> <a href=http://home.kimo.com.tw/kajin1967/military/cross-strait/PRC-southsea.htm>南海艦隊</a> <a href=http://www.survivalgame.org.hk/data/mat/china/chinaover.html>中國海軍潛艇部隊揭密</a> <font color=#ff0000><b>防潛警戒系統</b></font> 由人造衛星、巨型計算機和裝有各種聲納的多種反潛探測力量構成的綜合立體反潛探測系統。來自海岸防潛探測系統、反潛浮標、反潛艦艇、反潛飛機、低週波活動聲納和海洋監視衛星的資訊，通過通信衛星傳送到計算中心進行綜合判斷，對目標進行跟蹤。 <font color=#a03070><b>海岸聲納</b>(coast sonar)</font> 設置在近岸海域的固定式聲納。是海岸防潛警戒系統的主要水中探測設備。由水聽器基陣、海底電纜、岸上電子設備和電源等組成。用於海峽、基地、港口、航道和近海水域對潛警戒，並引導岸基或海上的反潛兵力實施對潛攻擊。海岸聲納的工作方式有主動式和被動式兩種，通常以被動式為主。當基陣接收到潛艇的噪聲或回聲信號時，把它轉換成電信號，通過海底電纜傳送到岸上的電子設備，經處理後供顯示和收聽，並將目標數據傳送給海岸防潛作戰指揮系統。海岸聲納被動式探測距離為20－30海浬(37-55km)，最大可達70海浬(130km)。海岸聲納主動式利用佈放在深海聲道中的基陣，接收由反潛飛機或艦艇投擲的水聲信號彈的爆炸聲波碰到潛艇反射的回聲，探測距離可達100海浬(185km)。海岸聲納的隱蔽性好，探測距離較遠，但其基陣體積龐大，海上安裝和維修困難，其性能易受水文氣象條件和海底地質的影響。 隨著核動力戰略導彈潛艇的出現，需要增大防潛警戒系統的縱深，發展了由海岸聲納、錨系聲納浮標和深海基陣組成的水下區域性對潛監視系統；20世紀80年代，又進一步向全球性的全時對潛監視跟蹤系統的方向發展。 <font color=#a03070><b>航空聲納</b>(airborne sonar)</font> 海軍反潛直昇機和反潛巡邏機的主要反潛探測設備。亦稱機載聲納。用於搜索、識別和跟蹤潛艇，保障機載反潛武器的使用或引導其他反潛兵力實施對潛攻擊。分為吊放式聲納、拖曳式聲納和聲納浮標系統三種。吊放式聲納，裝備於反潛直昇機。使用吊放式聲納對潛搜索時，一般採取跳躍式逐點搜索，載機飛臨某一探測點，低空懸停，將換能器基陣吊放入水至最佳深度，以主動或被動方式全向搜索；對某一點搜索完畢後，即將基陣提出海面飛向另一探測點搜索。吊放聲納，主動方式發現潛艇的距離為5海浬左右。拖曳式聲納，因高速拖曳時動水噪聲和載機噪音影響嚴重，未大量發展。聲納浮標，與機上的浮標投放裝置、無線電信號接收機和信號處理顯示設備等組成聲納浮標系統。使用時，載機先將浮標組按一定的陣式投布於搜索海區，爾後在海區上空盤旋，接收和監聽由浮標組發現的經無線電調制發射的目標資訊。被動式聲納浮標對水下以6節(6海浬/時)速度航行潛艇的探測半徑為2－5海浬，最大10海浬；主動式聲納浮標的回聲定位距離為1.5海浬左右。現代航空聲納浮標系統，已成為機載綜合反潛戰術情報和指揮控制系統的一個組成部分。<br> <font color=#008000><b>經濟應用</b></font> 聲納主要用於漁業資源的開發研究，海底地貌地質測量、水下定位及導航等。<a href=http://www.cuta.org.tw/index.htm>中華民國海下技術協會</a> <font color=#ff0000><b>回聲測深儀</b></font> 一種小型主動式聲納，垂直向下發射聲波，接收海底回波來測定海深。近代測深儀除採用記錄器外，還有數字顯示。為了改善信噪比和提高分辨能力，採用線性調頻信號脈衝壓縮接收技術。連續發射信號的相關測深儀，其發射功率很小，具有良好的隱蔽性。一般測深儀只能測量船垂直下方的深度；多波束測深儀可同時快速測量較寬的一條航道的水深。 <font color=#ff0000><b>魚群探測</b></font> 漁用聲納是一種水聲探測儀器，裝在漁船上用來測量魚群位置、多寡和種類。專供漁船對魚群進行搜索、跟蹤、識別、定位和測距，實現瞄準捕撈之用。早期的魚群探測儀為垂直魚探儀，其原理和結構與測深儀相似，只能探測漁船下方的魚群，不便於早期發現和探測魚群。近年來又研製成水平魚探儀、多波束水平魚探儀。它採用相控旋轉指向性發射和多波束接收，與一部現代化小型聲納相似。但工作頻率較高(數10KHz)﹐作用距離較近(約1海浬)。 <a href=http://duck2.oc.ntu.edu.tw/orvic/instrument_5.htm>漁業生物採集系統</a> <font color=#a03070><b>發展</b></font> 第二次世界大戰時，裝有軍用聲納的驅潛艦有時把魚群誤認為潛水艇加以攻擊，這就引起人們對聲納探魚的興趣。戰後，一些國家借用裝有聲納的軍艦進行了探魚研究。50年代初，挪威開始建造專門用來探魚的單波束機械掃描聲納；60年代，聲納已成為圍網漁船和中層拖網漁船上的重要裝備。中國從60年代開始研製單波束漁用聲納，70年代研製多波束電子掃描聲納，並在圍網漁船上裝備使用。 <font color=#a03070><b>構造</b></font> 漁用聲納由發射器、接收器、終端顯示器、換能器基陣等組成，其工作原理與垂直探魚儀相似。所不同的是，垂直探魚儀只提供漁船垂直下方的魚群資訊，而漁用聲納能實現對漁船周圍各方向的探測，可提供魚群的方位、距離、深度、遊速等多種資訊，其作用距離要求盡可能遠，解析度要求盡可能良好。由於漁用聲納的聲波傳播途徑比較複雜，受海況影響較大，且因各種魚群的集群性和對聲波的反射特性又有很大差異，故其結構要比垂直探魚儀複雜得多。目前能達到的有效探魚距離在淺海區一般為1,000m左右，在深海區可達數千m。工作頻率一般在20∼200KHz之間。 <font color=#a03070><b>種類</b></font> 漁用聲納按不同的搜索方式可分為﹕ 1.單波束機械掃描聲納：搜索方式類似探照燈，它利用換能器在水下迴轉、俯仰等機械動作，用一個窄波束以步距掃描方式搜索漁船周圍的魚群。用這類聲納進行遠距離、大扇區的目標搜索時，花費的時間較長，信號檢測率低，漏測區大，也不易跟蹤目標。70年代採用了波束穩定、信號貯存、平面顯示等新技術後，性能有所改善。由於它的價格便宜，現仍在不少作業船上應用。 2.多波束聲納：在一定扇區範圍內(一般為60°－ 180°)形成多個波束，類似多部單波束聲納同時工作，以檢測整個扇區內的目標。扇區的方位可藉機械迴轉、俯仰等選擇。它與單波束機械掃描聲納相比，搜索速度較快，獲取的信息量較多，扇區內被測到的魚群目標不易丟失。 3.電子掃描聲納：換能器通常做成圓柱陣(或圓柱/半球陣)。工作時換能器陣靜止不動，通過電子開關和電子相控技術向水平360°全方向空間的一定範圍發射聲脈衝，然後利用換能器陣的部分基元形成一個窄接收波束，在水平方位快速旋轉和俯仰。由於電子掃描速度比機械步距掃描速度快得多，從而大大提高了搜索速度。它能提供實時全景顯示，獲得更多的魚群動態資訊，便於對多個目標判別、選取和跟蹤。但由於波束在空間快速掃描，所接收的回波能量有所損失。為此，又採用了多波束與電子掃描相結合的技術，發展成為多波束掃描聲納。 美國、日本等國還研製了調頻聲納、單脈衝聲納、數字聲納、非線性聲納、低頻遠距離聲納和拖曳聲納等，以求進一步擴大作用距離和提高探測性能。80年代以微處理機作為資訊處理和顯示控制基礎，能提供船、網、魚三者關係，有一定智慧的漁用聲納系統正得到迅速發展。 <font color=#ff0000><b>海底地貌儀</b>(側掃聲納Side-Scan Sonar)</font> 一種高分辨力的海底地貌測量設備。它採用了一個長條型基陣，在水平面內方向性很窄(1°∼2°)，在垂直面上方向性較寬(數十度)。通過發射短脈衝記錄回波，可測量船兩側很窄地帶的海底地貌。隨船隻運動連續記錄，可沿船隻運動方向掃描，而完成一幅海底地貌圖。基陣可拖曳在船後，也可掛在舷側。小型地貌儀，其工作頻率為數十至數百KHz﹐探測距離為數百m﹐分辨力為數十cm。大型地貌儀工作頻率為數KHz，功率為數KW，探測距離為數十km。超大型的採用爆炸聲源，由拖曳線列陣接收，工作頻率為數十至數百Hz，探測距離為數百km。 <a href=http://duck2.oc.ntu.edu.tw/orvic/instrument_3.htm>側掃聲納系統</a> <a href=http://www.sanlien.com.tw/web/sanlienweb4.nsf/8889bbcfc2b61ffb48256b91000791b8/5a0ef50d88c6011c48256b910008a45d?OpenDocument>側掃聲納在水下遙測技術上之應用說明</a> <font color=#ff0000><b>地層剖面儀</b></font> 地層剖面儀用於探測海底地層結構，分為淺地層剖面儀和深地層剖面儀兩種：<a href=http://www.riti.com.tw/caris.htm>側掃聲納影像處理系統(Sonar Image Processing System)</a> 1.淺地層剖面儀的工作頻率為數KHz，採用發射換能器發射脈衝，用拖曳的魚形水聽器陣接收，可測海底以下數十m的地層結構。採用脈衝壓縮技術可提高探測深度。 2.深地層剖面儀的工作頻率在數百Hz以下，它採用電火花、爆炸、氣槍等作為聲源，用拖曳線列陣接收，可探測海底以下數百m或更深的地層結構。 <font color=#ff0000><b>都卜勒導航聲納</b></font> 在船上裝置幾個水聽器陣，向前後左右發射4個波束的聲波，然後測量每個波束海底反射回波的都卜勒頻移，可測得本艦相對於大地的速度，採用導航計算機即可精確測定本艦航跡。在大型油船的不同部位裝置都卜勒聲納，可以精確掌握船體各部位的運動情況，便於大型油船進出碼頭。為獲得較高精度，都卜勒聲納的工作頻率要在數百KHz以上。在深海中工作時，導航聲納也可採用海水散射回波，但這時所測量的艦速是相對於海流的，故精度較低。<br> <a href=http://www.wordpedia.com/search/cpedia.asp?keyword=聲納&contain;=on>參考</a> | |
NO:169_3
| U235 於 2002/06/19 11:58 | |
| Re:聲納 | |
想看HTML可去↓ <a href=ftp://[email protected]/>聲納</a> | |
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