如何利用聲納技術探測敵方潛艇

1. 聲納是根據什麼原理探測水下目標呢

聲納（SONAR）是一個英文名詞縮寫的譯音，全文的意思是「聲波導航與測距」。聲納和雷達工作原理很相似，不同的是，一個是利用電磁波進行傳播，一個是利用聲波進行傳播。電磁波在空氣中傳播的速度是30萬千米／秒，因此，常把雷達叫做千里眼，但是雷達在水下使用就不靈了，因為海水對電磁波的吸收能力很強。聲波的傳播速度也是很快的，它不僅僅能在空氣里傳播，而且還可以在水中傳播，在水中傳播的速度是1450米／秒，比在空氣中傳播的速度要快4.5倍。有的人曾經做過實驗，在水下引發重300磅的炸葯，它的巨大聲音在水下傳播到2萬千米以外，在空氣里是絕對不可能傳播這么遠的。因此，利用聲波在水中傳播的特性發展了聲納這種裝備。

聲納的核心部件是換能器。從發射機送出一個電信號，經過換能器變成聲波，聲波向外輻射，從目標上反射回來的聲波或是目標本身反射的聲波經過換能器可以變成電信號送入接收機，再經過放大、濾波就可以得到目標的信息。但是換能器發出的聲波沒有方向性，能量也不集中，即使探測距離很近它也不能夠辨別目標的方向。為了把聲波的能量集中起來，讓它變成有方向性的聲波，採取兩種辦法，一種是把換能器放到像喇叭口的反射器的中心線上，發出聲音以後經過匯集就朝一個方向傳播，不斷轉動喇叭口就可以改變聲波傳播的方向；第二種辦法是把許多換能器按一定的方式排列組合起來，構成一個基陣，基陣中心聲音增強。根據這個原理換能器就能夠收到比較遠的信號，同時也可以很准確地測出目標的距離。

根據聲納的工作方式不同，它可以分成兩種類型：一種叫做主動聲納，就是聲納本身要發出聲波，聲波遇到了障礙物以後返回，它再接受回波，這樣可以測定出目標的方位和距離。但是，由於聲納本身要發出聲波，容易被敵人發現，因而暴露目標；另外一種叫做被動聲納，聲納本身不發出聲波，只是探聽對方目標發出的聲音，它的保密性比較好，也可以根據接收到的聲音來判斷目標的性質。但是，它不能探測不發聲音的目標。現在的聲納都是以上兩種方式相結合，根據探測對象不同，有時用主動聲納，有時用被動聲納，兩種結合使用效果就會更好一些。

聲納在軍事上用於水中目標搜索、警戒、識別、跟蹤、監視和測定，進行水下通信和導航。聲納技術還用於魚雷自導和水雷引信。聲納是一個大家族，在軍隊服務的主要有四兄弟，大哥在水面艦艇服務，它的主要任務是反潛，探聽有沒有潛水艇進攻，它的探測距離不同，近一點的達到5海里，最大的探測距離達到120海里；二弟在潛艇上服務，它主要探測水下目標和水面目標，探聽周圍有沒有別的潛艇存在以及水面上有沒有敵人的艦船，同時它還為魚雷提供導航；三弟是機載聲納，在反潛巡邏機和反潛直升機上服務，它有一個很長的尾巴連著，搜集水裡的情報；老四是固定聲納，在固定的位置上站崗放哨。它在海底或是飄浮在海面，偵查敵人的潛艇，保衛國家的海防。藏在海底的聲納隱蔽性非常好，能夠長時間的工作。

由於聲納靠聲波探測，受水文條件的影響和目標變化的影響都很大。比如，在同一海區進行探測潛艇的作業，在冬天探測效果很好，到了夏天由於水溫升高，探測的效果就明顯下降，有時根本找不到目標。因為海水有的地方溫度高，有的地方溫度低，在這種變化層里聲納就很不穩定。如果有風浪、海底地形變化大、目標運行速度快等等，都會影響聲納探測結果。為了進一步增強反潛艇的探測能量，除主要提高聲納性能外，還發明一些不完全靠聲音探測的辦法，與聲納配合使用。比如利用雷達或是用磁力探測儀、紅外探測儀及廢氣探測儀等等，因為常規潛艇不可能長期在水下活動，而是隔一兩天就要浮出水面補充氧氣，只要它一浮出水面就會被雷達發現。潛艇都是用鋼鐵製造的，它在水中航行會使磁場發生變化，可以用磁力方法來探測有沒有潛艇。另外，潛艇本身散發一定的熱量，也可以用紅外探測的辦法發現潛艇的存在。潛艇還要排除一些廢氣，可以利用測量廢氣來探測潛艇。所以各種探測設備要和聲納配合起來使用，才能起到最佳的效果。

2. 二戰時驅逐艦反潛的聲納探測是什麼原理

首先搞清楚聲納的原理——是利用聲波在水裡傳播的特性進行探測，其中被動聲納是監聽通過水傳來的聲音探測目標，主動聲納是發出聲波、通過監聽回波來探測目標
接下來回答問題
潛艇既然浮出了，水下部分的目標就很小，而聲納只有在水裡才能發揮作用，所以無論被動還是主動，驅逐艦利用聲納發現已經浮出的潛艇極其困難，其實完全可以利用目視和雷達（當然二戰期間的雷達還比較簡陋）解決問題

3. 主動聲吶搜索潛艇

主動聲吶就是靠軍艦發出聲波打在潛艇上反彈回來進行精確定位，如果你在潛艇上被主動聲吶達到了會聽到非常明顯的嘭嘭兩聲。在理想狀況下驅逐艦不停用主動聲吶搜索的話潛艇是沒有藏身之處，但主動聲吶打到對方的同時也暴漏了自己。如果軍艦距離潛艇非常遠的話那好辦派架直升機過去就好而且人家潛艇也打不著你，但如果在10公里以內的話沒准跟著聲波回來的就是敵人的一顆魚雷。而且這還是非常理想的狀況，比如假設海水是等溫等密度靜止海底無礁石海里無魚群等情況，這樣聲波在海里就基本上沒什麼多餘的反射和折射了。
但事實上這種情況根本不存在，再考慮到海洋背景噪音和軍艦自身噪音返回軍艦本身的聲波非常非常雜亂的。這是個難度非常大的活，以目前的技術沒有國家能從根本上解決。而且海水中洋流和等溫層非常的多。打個比方說水下50M以上是15度，50~70M可能就是4度，潛艇在水下100M，聲波從上面進入到50~70這個層後它幾乎就只在這裡面反射了。這就從根本上要求艇長技術過硬並且對周圍的海況非常的熟悉，因為在同一個季節里等溫層那些東西幾乎是不變的。
所以前些日子南海間諜船事件，那美國的測量船測量的不是潛艇而是等溫層那些東西啊！！！

4. 潛艇上的聲納的工作原理

聲納就是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置。它是SONAR一詞的「義音兩顧」的譯稱（舊譯為聲納），SONAR是Sound Navigationand Ranging（聲音導航測距）的縮寫。 聲納技術至今已有100年歷史，它是1906年由英國海軍的劉易斯·尼克森所發明。他發明的第一部聲納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。 目前，聲納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，聲納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納技術的發展。 二、聲納工作原理 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」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。 三、聲納結構與分類 聲納裝置一般由基陣、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、與聲納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，以及聲納導流罩等。 換能器是聲納中的重要器件，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。 聲納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納。例如按工作方式可分為主動聲納和被動聲納；按裝備對象可分為水面艦艇聲納、潛艇聲納、航空聲納、攜帶型聲納和海岸聲納等。 主動聲納：主動聲納技術是指聲納主動發射聲波「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； 被動聲納：被動聲納技術是指聲納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。 四、聲納安裝及運用 傳統上潛艇安裝聲納的主要位置是在最前端的位置，由於現代潛艇非常依賴被動聲納的探測效果，巨大的收音裝置不僅僅讓潛艇的直徑水漲船高，原先在這個位置上的魚雷管也得乖乖讓出位置而退到兩旁去。 其他安裝在潛艇上的聲納型態還包括安裝在艇身其他位置的被動聲納聽音裝置，利用不同位置收到的同一訊號，經過電腦處理和運算之後，就可以迅速的進行粗淺的定位，對於艇身較大的潛艇來說比較有利，因為測量的基線較長，准確度較高。 另外一種聲納稱為「拖曳聲納」，因為這種聲納裝置在使用時，以纜線與潛艇連接，聲納的本體則遠遠的拖在潛艇的後面進行探測，拖曳聲納的使用大幅強化潛艇對於全方位與不同深度的偵測能力，尤其是潛艇的尾端。這是因為潛艇的尾端同時也是動力輸出的部分，由於水流的聲音的干擾，位於前方的聲納無法聽到這個區域的訊號而形成一個盲區。使用拖曳聲納之後就能夠消除這個盲區，找出躲在這個區域的目標。 五、影響聲納工作性能的因素 影響聲納工作性能的因素除聲納本身的技術狀況外，外界條件的影響很嚴重。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，嚴重影響聲納的作用距離和測量精度。現代聲納根據海區聲速--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，提高聲納探測距離。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，聲納作用距離就越近，反之則越遠；目標反射本領越大，被對方主動聲納發現的距離就越遠；目標輻射雜訊強度越大，被對方被動聲納發現的距離就越遠。參考資料： http://hi..com/xzhx2008/blog/item/b7c7a08f54a7dcfe503d9271.html

5. 潛艇怎樣對付聲納的探測

聲納探測有兩種方式：主動和被動。
先說被動，被動就是聽，潛艇要想方設法降低自身雜訊。1、採用靜音技術設計，如將雜訊大的發動機放在橡皮墊上，等等很多；2、低速航行，甚至全停機在水中懸浮；3、採用合理的外形設計，降低水流過潛艇表面的湍流聲；4、採用更好的螺旋槳設計，以降低空光泡雜訊；5、禁止人員走動、說話等等；6、利用海水水文特性，如聲波在不同溫度、鹽份的海水傳遞會產生折射，利用海底山脈或魚群等等。方法很多。
再說主動，主動就類似雷達原理，聲納先發射一個聲波脈沖，碰到潛艇後會反射回來。潛艇可以做的有：1、加消聲瓦，降低聲波的反射強度；2、發射一個欺騙反射聲波；3、發射一個聲爆彈，利用爆炸聲掩蓋自身，潛艇利用這段時間趕快換個地方；4、利用海水水文特性，如聲波在不同溫度、鹽份的海水傳遞會產生折射，利用海底山脈或魚群等等，也有很多種方法。

6. 二戰時的潛艇 那時候潛艇沒有衛星靠什麼探測水面船隻，全都依賴雷達嗎那麼又如何分辨敵我呢

二戰時的潛艇要探測水面船隻主要依靠的是聲納和潛望鏡。

而聲納頂多隻能判斷方位、航速等參數。由於當時還沒有建立聲紋資料庫系統，所以僅靠聲納，在當時的環境下還無法准確的判斷敵我。即使是非常老練的潛艇兵，也只能是作出一個大概的推斷（除非在戰前通過其他情報來源，確定該區域只有敵方或我方的船隻）。

潛望鏡可以說是當時探測水平船隻是敵是友的最有效的手段，依靠觀察水面船隻的船型、標記等。

要做到確定敵我（敵我識別），二戰時的潛艇主要是通過兩種途徑：
（1）聲納（噪音分析系統），利用聲納的水聲換能器，確定水面船隻的位置，而後再通過分析後者反饋回來的噪音來判斷。但這一點剛才已經說過了，不是很准確。即使是老練的聲納兵也沒有十拿九穩的把握。
（2）通過口令的方式進行敵我識別（應答系統）。即：發出一個特殊的信號詢問對方，如果是我方會反饋一個回答的信號，反之就是敵人。但這種屬於主動聲納，不利於隱蔽。一旦被敵方偵察到，對於當時的潛艇來說，往往是滅頂之災！

7. 核潛艇在水下航行，是如何發現和識別目標的

核潛艇上裝備的被動聲吶不發射主動聲波，只是被動接收水中目標產生的輻射雜訊和其它水聲設備發射的信號，以測定目標的方位。它的工作原理大致相當於主動式聲吶的接收過程，但信號的處理有所不同。現代被動測向聲吶通常採用多波束和單波束兩種體制，還可以利用若干組間距較大的水聽器組成的線列基陣，在測定目標方位的同時，還可被動測定目標的距離。

導航系統： 包括磁羅經、陀螺羅經、計程儀、測深儀、六分儀、航跡自繪儀，自動操舵儀和無線電、星光、衛星、慣性導航設備等。慣性導航系統能連續准確地提供潛艇在水下的艇位和航向、航速、縱橫傾角等信息。「導航星」全球定位系統使用後，潛艇在海上瞬間定位精度達10米左右。探測設備主要有潛望鏡、雷達、聲吶以及雷達偵察告警接收機。潛艇在水下將潛望鏡的鏡頭升出水面，可用目力觀察海面、空中和海岸情況，測定目標的方位、距離和測算其運動要素。現代潛艇在潛望鏡上安裝有激光測距、熱成像、微光夜視等感測器，具有夜間觀察、照相和天體定位等功能（見潛艇潛望鏡）。雷達，通過雷達升降天線能在水下一定深度測定目標的方位、距離和運動要素，保證潛艇航行安全和對水面艦船實施魚雷或導彈攻擊，雷達偵察告警接收機的天線採用專門的升降桅桿或寄生於其他升降裝置上，保證潛艇在潛望鏡航行狀態時對敵方雷達的偵察告警。聲吶是潛艇水下活動時的主要探測工具，有雜訊聲吶和回聲聲吶。雜訊聲吶能對艦船進行被動識別、跟蹤、測向和測距；回聲聲吶能主動測定目標的方位、距離和運動要素。此外，還有探雷聲吶、測冰聲吶、識別聲吶和聲線軌跡儀等。

8. 人們利用次聲波的反射製成聲納可用來確定潛艇位置

【分析】 聲吶發出的是超聲波，聲波遇到魚群被反射回來，根據發出聲波與接收聲波的時間差從而可以確定魚群的位置，這個過程是回聲定位，答案選C。 【點評】 關於聲吶，一定要記住其是利用超聲波，並不是電磁波；而雷達則是利用電磁波。

9. 聲納是如果探測潛艇的

「聲納」是一種利用聲音進行偵察的工具。
聲納由發射機、換能器、接收機、顯示器、定時器、控制器等主要部件構成。發射機製造電信號，經過換能器（一般用壓電晶體），把電信號變成聲音信號向水中發射。聲信號在水中傳遞時，如果遇到潛艇、水雷、魚群等目標，就會被反射回來，反射回的聲波被換能器接收，又變成電信號，經放大處理，在熒光屏上顯示或在耳機中變成聲音。根據信號往返時間可以確定目標的距離，根據聲調的高低等情況可以判斷目標的性質。例如，目標是潛艇，潛艇是鋼質外殼，回聲不僅清晰，而且還有拖長的回鳴；魚群的回聲則低沉而混亂。目標如果是運動的，那麼由於「多普勒效應」，回聲的音調應有所變化：音調不斷變高，說明目標正向他們靠攏；音調不斷變低，說明目標離我們遠去了……
聲納可分為兩大類：主動聲納和被動聲納。前者像雷達一樣，不停地向外發射聲信號，根據回波判斷目標性質。後者不主動發射信號，只接收目標自己輻射的聲音信號。被動聲納因為不發射信號，所以不易被敵人發現，主要用於隱蔽偵察。現代的綜合聲納兼有以上兩種工作方式。
早期潛艇依靠潛望鏡進行觀察。但潛望鏡只能觀察水面上的目標，對水下目標則無能為力，所以，早期潛艇的事故率很高，經常在水下撞上暗礁、水雷和別的潛艇。在第二次大戰期間，沉沒的德國潛艇有100多艘。
現代潛艇裝有多種聲納。例如美國的一種潛艇，裝備不同用途的聲納有15種之多。艇上的聲納偵察儀可截獲和偷聽敵人的聲納信號；敵我識別聲納，專門用對口令的辦法判斷敵我；通信聲納則用來和自己的艦艇通信；有的聲納負責導航、測距、警戒、探雷、測地貌等等。
有趣的是，潛艇的剋星也是聲納。在海中，只有靠聲納才能發現潛艇，因而存在著潛艇聲納與反潛聲納的對抗。
許多國家在軍港附近的海區、重要的海峽、主要的航道等處都安裝了龐大的聲納換能器基陣，靠岸上的電子計算機控制海底的數以千計的換能器。一旦潛艇來犯，便可及時發現。這種防潛預警系統早在1952年就已建成，現已發展到第五代。其警戒范圍可達幾百公里。
在大西洋的亞速爾群島以北，有一個叫「阿發」的水下監視系統。它的換能器安裝在幾個水下塔台上，排布成三角形，每邊長約35公里。這種系統能監聽進出直布羅陀海峽的所有潛艇，並能用三角定位法確定潛艇位置。
除了這種固定的警戒聲納外，探測潛艇還可以用機載聲納進行。一架直升機垂下一根100多米長的電纜，電纜下吊著一部聲納。通過機身的下降或上升，聲納在海水中的深度也隨之變化。飛機在海面上飛行時，便可拖著聲納進行大面積探測。據國外報道，這種聲納每小時可以搜索海面1000平方公里。
新型航空聲納是「無線」式的，不需要用電纜和飛機連接。它只有10公斤，反潛飛機將它們投到預定海域內，它們便可漂浮於海上。反潛飛機可以同時投放許多這種漂浮聲納。聲納著水後，其天線伸出水面，水聽器沉入水中。水聽器把在海底收到的聲信號變成電信號，通過天線發射出去。反潛飛機根據收到的信號可以判斷潛艇的位置。
現代水雷也多採用聲納作引信。有一種先進的自動水雷，依靠聲納作自導裝置。當潛艇從附近經過時可以「自動起飛」，搜索並最後擊中目標。

10. 軍事上，利用什麼系統探測敵方潛艇的距離和方位

聲納，如果潛艇潛望鏡露出來了，雷達也可以