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聲學通訊技術是利用什麼傳遞信息

發布時間:2022-12-29 16:07:10

⑴ 水聲技術是怎樣

我們知道,在空氣中能夠有效承擔通訊與探測任務的主要是長波、中波、短波、超短波、微波、紅外線、紫外線等形形色色的電磁波。可這些電磁波一旦接觸到海水便衰減得極快,而且波長越短,損失越大。同時,海水對光波的吸收與散射也極其嚴重,人們潛到海中望月就如同霧里看花,至於幾千米的深海之處,則更是「伸手不見五指」。

1826年,瑞士物理學家J.D科拉東和法國數學家F·斯圖在日內瓦湖測出水中聲速是1435米/秒。從那時起,人類才知道聲音不僅可以在水下傳播,而且在水下傳播得比在空氣中還要快。1912年,英國的「坦塔尼克」號大客輪在赴美途中撞冰山沉沒,為了尋找沉船,美國科學家費森登設計出世界上第一台回聲探測儀,並於1914年使用這台探測儀發現了3公里以外的冰山,從此開始了海中探測採用水聲技術的時代。

水聲技術是指研究和開發海洋所採用的聲學技術,一般包括回聲探測、被動探測、聲納重入系統、水聲通訊等。回聲探測設備是利用一組換能器發射聲信號,通過另一組換能器接收從目標反射的回聲信號,再由處理後的信號判斷目標的參數和性質。採用這種原理的水聲設備多種多樣,主要有聲學多普勒海流計、側掃聲納、魚探儀和回聲探測儀等。被動探測設備是用於接收水中傳來的聲信息,並由此判斷發聲體的位置與特性的裝置,目前已廣泛用於監視魚群回遊特性的技術系統,為海洋捕撈提供有價值的數據;同時,利用該設備製成的深海水聽器系統,能夠准確測出水下地震、水下火山爆發的位置及其強度等。聲納重入系統是一種具有搜索、定位及測定距離海底高度的聲納設備,主要用於海底勘探和海底油氣開發。例如,在深海鑽探時必須使鑽探船保持原位,當風暴來臨或出現其他變故,需要拔出鑽頭離開,暫避之後再恢復原位時就需要使用聲納重入系統來找到井口,並引導鑽桿穿過急流落到安置在井口的「漏斗」內,進入原井口。

水聲通訊則是利用聲波在水下傳遞信息,有近程、中程和遠程之分,最遠距離可達4000多千米。目前,應用最廣的水聲通訊設備包括通訊聲納、水聲應答器和水聲遙控系統等。其中,通訊聲納又叫水電通訊機,它是採用一種特殊的單邊帶技術來傳遞信息。水聲應答器是一種收到聲詢問信號後就能自動回答的聲信號裝置。至於水聲遙控系統實際上是一種傳送信息的通道,常用脈寬、脈沖重復頻率、數字編碼等脈沖調制形式傳輸信息。

⑵ 聲納是利用超聲波傳遞信息嗎

對啊,聲納是仿照海豚的聲納系統做的,可以接收發射出去而返回的超聲波

⑶ 聲音是怎樣傳遞信息的

聲音傳遞信息的方法是:
1、一切正在發聲的物體都在振動;振動停止,發聲也停止,可見聲音是由物體振動產生的.
2、聲音能靠任何氣體、液體、固體物質作媒介傳播出去,這些作為傳播媒介的物質常簡稱為介質.
3、聲音要靠介質傳播,真空不能傳播聲音,聲音在不同介質中傳播速度是不同的;在同一種介質中,溫度不同,聲音傳播的速度也不同;一般來說,聲音在固體中傳播速度最快,其次是液體,最慢的是氣體.
4、在15°C時,聲音在空氣中傳播速度是340m/s.
5、聲以波的形式傳播著,我們把它叫做聲波.
6、聲音能夠被反射,當聲音被高大物體反射回來,再傳入人耳多,我們就聽到了回聲.如果回聲到達人耳比原聲晚0.1秒以上,人耳能把回聲跟原聲區分開,人耳就可以聽到回聲(空曠的地方);如果回聲到達人耳比原聲到達人耳的時間間隔小於0.1秒,回聲和原聲混合在一起,則使原聲加強(狹窄的地方).

⑷ 聲吶是利用什麼傳遞信息

作為一種聲學探測設備,主動式聲吶是在英國首先投入使用的,不過英國人把這種設備稱為"ASDIC"(潛艇探測器),美國人稱其為"SONAR",後來英國人也接受了此叫法。
由於電磁波在水中衰減的速率非常的高,無法做為偵測的訊號來源,以聲波探測水面下的人造物體成為運用最廣泛的手段。無論是潛艇或者是水面船隻,都利用這項技術的衍生系統,探測水底下的物體,或者是以其作為導航的依據。
作遠距離傳輸的能量形式。於是探測水下目標的技術——聲吶技術便應運而生。聲吶技術至今已有100年歷史,它是1906年由英國海軍的劉易斯·尼克森所發明。他發明的第一部聲吶儀是一種被動式的聆聽裝置,主要用來偵測冰山。這種技術,到第一次世界大戰時被應用到戰場上,用來偵測潛藏在水底的潛水艇。

聲吶是各國海軍進行水下監視使用的主要技術,用於對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤;進行水下通信和導航,保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。此外,聲吶技術還廣泛用於魚雷制導、水雷引信,以及魚群探測、海洋石油勘探、船舶導航、水下作業、水文測量和海底地質地貌的勘測等。
和許多科學技術的發展一樣,社會的需要和科技的進步促進了聲吶技術的發展。[1]俄羅斯海軍專門將一艘核子K-403號潛艇改成聲吶測試用艇,可見重視程度。
2工作的原理
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聲波是觀察和測量的重要手段。有趣的是,英文「sound」一詞作為名詞是「聲

聲吶模式
」的意思,作為動詞就有「探測」的意思,可見聲與探測關系之緊密。
在水中進行觀察和測量,具有得天獨厚條件的只有聲波。這是由於其他探測手段的作用距離都很短,光在水中的穿透能力很有限,即使在最清澈的海水中,人們也只能看到十幾米到幾十米內的物體;電磁波在水中也衰減太快,而且波長越短,損失越大,即使用大功率的低頻電磁波,也只能傳播幾十米。然而,聲波在水中傳播的衰減就小得多,在深海聲道中爆炸一個幾公斤的炸彈,在兩萬公里外還可以收到信號,低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層,並且得到地層中的信息。在水中進行測量和觀察,至今還沒有發現比聲波更有效的手段。
3結構與分類
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結構

聲吶裝置一般由基陣、電子機櫃和輔助設備三部分組成。基陣由水聲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,有接收基陣、發射機陣或收發合一基陣之分。電子機櫃一般有發射、接收、顯示和控制等分系統。輔助設備包括電源設備、連接電纜、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。
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。它有兩個用途:一是在水下發射聲波,稱為「發射換能器」,相當於空氣中的揚聲器;二是在水下接收聲波,稱為「接收換能器」,相當於空氣中的傳聲器(俗稱「麥克風」或「話筒」)。換能器在實際使用時往往同時用於發射和接收聲波,專門用於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場或磁場的作用下發生伸縮的壓電效應或磁致伸縮效應。
分類

聲吶的分類可按其工作方式,按裝備對象,按戰術用途、按基陣攜帶方式和技術特點等分類方法分成為各種不同的聲吶。例如按工作方式可分為主動聲吶和被動聲吶;按裝備對象可分為水面艦艇聲吶、潛艇聲吶、航空聲吶、攜帶型聲吶和海岸聲吶等。
主動聲吶:主動聲吶技術是指聲吶主動發射聲波「照射」目標,而後接收水中目標反射的回波以測定目標的參數。大多數採用脈沖體制,也有採用連續波體制的。它由簡單的回聲探測儀器演變而來,它主動地發射超聲波,然後收測回波進行計算,適用於探測冰山、暗礁、沉船、海深、魚群、水雷和關閉了發動機的隱蔽的潛艇;
被動聲吶:被動聲吶技術是指聲吶被動接收艦船等水中目標產生的輻射雜訊和水聲設備發射的信號,以測定目標的方位。它由簡單的水聽器演變而來,它收聽目標發出的雜訊,判斷出目標的位置和某些特性,特別適用於不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。
4影響因素
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影響聲吶工作性能的因素除聲吶本身的技術狀況外,外界條件的影響很嚴重。

可變深度聲吶
比較直接的因素有傳播衰減、多路徑效應、混響干擾、海洋雜訊、自雜訊、目標反射特徵或輻射雜訊強度等,它們大多與海洋環境因素有關。例如,聲波在傳播途中受海水介質不均勻分布和海面、海底的影響和制約,會產生折射、散射、反射和干涉,會產生聲線彎曲、信號起伏和畸變,造成傳播途徑的改變,以及出現聲陰區,嚴重影響聲吶的作用距離和測量精度。現代聲吶根據海區聲速--深度變化形成的傳播條件,可適當選擇基陣工作深度和俯仰角,利用聲波的不同傳播途徑(直達聲、海底反射聲、會聚區、深海聲道)來克服水聲傳播條件的不利影響,提高聲吶探測距離。又如,運載平台的自雜訊主要與航速有關,航速越大自雜訊越大,聲吶作用距離就越近,反之則越遠;目標反射本領越大,被對方主動聲吶發現的距離就越遠;目標輻射雜訊強度越大,被對方被動聲吶發現的距離就越遠。
5歷史沿革
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聲吶技術至今已有超過100年歷史,它是1906年由英國海軍的劉易斯·尼克森所發明。到第一次世界大戰時開始被應用到戰場上,用來偵測潛藏在水底的潛水艇,這些聲吶只能被動聽音,屬於被動聲吶,或者叫做「水聽器」。
在1915年,法國物理學家Paul Langevin與俄國電氣工程師Constantin Chilowski合作發明了第一部用於偵測潛艇的主動式聲吶設備。盡管後來壓電式變換器取代了他們一開始使用的靜電變換器,但他們的工作成果仍然影響了未來的聲吶設計。
1916年,加拿大物理學家Robert Boyle承攬下一個屬於英國發明研究協會的聲吶項目,Robert Boyle在1917年年中製作出了一個用於測試的原始型號主動聲吶,由於該項目很快就劃歸ASDIC,(反潛/盟軍潛艇偵測調查委員會)管轄,此種主動聲吶亦被稱英國人稱為「ASDIC」,為區別於SONAR的音譯「聲吶」,將ASDIC翻譯為「潛艇探測器」。
1918年,英國和美國都生產出了成品。1920年英國在皇家海軍HMS Antrim號上測試了他們仍稱為「ASDIC」的聲吶設備,1922年開始投產,1923年第六驅逐艦支隊裝備了擁有ASDIC的艦艇。
1924年在波特蘭成立了一所反潛學校——皇家海軍Ospery號(HMS Osprey),並且設立了一支有四艘裝備了潛艇探測器的艦艇的訓練艦隊。
1931年美國研究出了類似的裝置,稱為SONAR(聲吶)。
6生物「聲納」
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聲吶並非人類的專利,不少動物都有它們自己的「聲吶」。蝙蝠就用喉頭發射每秒10-20次的超聲脈沖而用耳朵接收其回波,藉助這種「主動聲吶」它可以探查到很細小的昆蟲及0.1mm粗細的金屬絲障礙物。而飛蛾等昆蟲也具有「被動聲吶」,能清晰地聽到40m以外的蝙蝠超聲,因而往往得以逃避攻擊。然而有的蝙蝠能使用超出昆蟲偵聽范圍的高頻超聲或低頻超聲,從而使捕捉昆蟲的命中率仍然很高。看來,動物也和人類一樣進行著「聲吶戰」!海豚和鯨等海洋哺乳動物則擁有「水下聲吶」,它們能產生一種十分確定的訊號探尋食物和相互通迅。
多種鯨類都用聲來探測和通信,它們使用的頻率比海豚的低得多,作用距離也遠得多。其他海洋哺乳動物,如海豹、海獅等也都會發射出聲吶信號,進行探測。

座頭鯨,也運用了聲原理
海豚聲吶的靈敏度很高,能發現幾米以外直徑0.2mm的金屬絲和直徑lmm的尼龍繩,能區別開只相差200卜s時間的兩個信號,能發現幾百米外的魚群,能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會碰到竹竿;海豚聲吶的「目標識別」能力很強,不但能識別不同的魚類,區分開黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質材料,還能區分開自己發聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波;海豚聲吶的抗干擾能力也是驚人的,如果有雜訊干擾,它會提高叫聲的強度蓋過雜訊,以使自己的判斷不受影響;而且,海豚聲吶還具有感情表達能力,已經證實海豚是一種有「語言」的動物,它們的「交談」正是通過其聲吶系統。尤其是僅存於世的四種淡水豚中最珍貴的一種-我國長江中下游的白鰭豚,它的聲吶系統「分工」明確,有為定位用的,有為通訊用的,有為報警用的,並有通過調頻來調制位相的特殊功能。
終身在極度黑暗的大洋深處生活的動物是不得不採用聲吶等各種手段來搜尋獵物和防避攻擊的,它們的聲吶的性能是人類現代技術所遠不能及的。解開這些動物聲吶的謎,一直是現代聲吶技術的重要研究課題。

⑸ 聲吶是利用超聲波來傳遞信息的嗎

本題考查生活中的信息。A選項,「蛟龍」號先進的聲吶通訊系統是利用超聲波來傳遞信息的,故A正確。B選項,一切分子都在不停地做無規則運動,所以我們能聞到陣陣花香,故B正確。C選項,電磁波能在真空中

⑹ 現代社會,手機已成為人們普遍使用的通信工具,它是利用______(選填「電磁波」或「聲波」)來傳遞信息的

手機是靠發射和接收電磁波來傳遞信息的;
電磁波在真空中的傳播速度等於光在真空中的傳播速度,即3×108m/s,聲音在15℃的空氣中傳播速度等於340m/s;
手機信號的頻率f=1.5×109Hz,手機信號是電磁波,電磁波的傳播速度c=3×108m/s,手機信號的波長λ=

c
f
=
3×108m/s
1.5×109Hz
=0.2m.
故答案為:電磁波;3×108;340;0.2.

⑺ 手機是利用超聲波傳遞信息

手機是用電磁波傳遞信息的!
超聲波是機械波,頻率很大,波長很短,很容易被散射,也就是說,超聲波不適合用來定向傳播信息。蝙蝠用超聲波定位就是因為一束超聲波發出之後會迅速地改變方向,以一種球形的狀態四散傳開。
武俠小說上說千里傳音,其實就是類似一種次聲波的聲音,次聲波由於其頻率低、波長長,不易被散射,所以常用於定向傳遞能量,注意,是能量。所謂的聲波武器,其實就是大功率的次聲波產生器。
聲波在空氣中的傳播速度是340m/s,你覺得手機可能用這么慢的速度傳遞信息么?比如一個人從北京給在上海的你打電話,直線距離都是幾千公里,人家那邊給你說句話,你要好幾分鍾之後才能聽到……
所以,無論怎麼看,手機都不可能用超聲波傳遞信息。電磁波的速度是光速~,傳遞信息很快的!

⑻ 通過聲學儀器接收到的次聲波等信息判斷地震的方位和強度 是利用聲來傳遞能量還是利用聲傳遞信息

首先應該明確一點,次聲波是什麼。
本身波就攜帶著能量,所謂「波形」其實是能量的傳播形式。
地震波、聲波、次聲波,都是能量以波的形式傳播。
利用聲學儀器判斷地震方位是因為在地震時伴隨的有次聲波的產生,這種波頻率低,衰減小,傳播距離較長。
無論利用地震波定位,還是利用次聲波判斷方位,其實都是一樣的原理,波在介質中傳播攜帶著能量源的信息以及介質的信息,接收端通過對波形的分析來推算介質信息和能量源信息,也就是你說的地震方位,強度。

⑼ 下列不是利用聲音傳遞信息的是()A.通過聲學儀器接收到的次聲波等信息判斷地震的方位和強度B.利用

A、通過聲學儀器接收到的次聲波等信息判斷地震的方位和強度,屬於利用聲音傳遞信息;
B、利用超聲波給金屬工件探傷,屬於利用聲音傳遞信息;
C、醫生用聽診器了解病人心肺工作狀況,屬於利用聲音傳遞信息;
D、利用超聲波排除人體內的結石,屬於利用聲音傳遞能量.
故選D.

⑽ 通過聲學儀器接收到的次聲波等信息判斷地震的方位和強度,是利用聲的船比能量,還是利用聲的傳遞信息。

當前測定地震,不是用聲學設備。當然,對於較大地震,震前或震時發出的次聲可能被聲學儀器記錄到,可能判斷方位,但不能推斷能量。

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