如何利用声纳技术探测敌方潜艇

1. 声纳是根据什么原理探测水下目标呢

声纳（SONAR）是一个英文名词缩写的译音，全文的意思是“声波导航与测距”。声纳和雷达工作原理很相似，不同的是，一个是利用电磁波进行传播，一个是利用声波进行传播。电磁波在空气中传播的速度是30万千米／秒，因此，常把雷达叫做千里眼，但是雷达在水下使用就不灵了，因为海水对电磁波的吸收能力很强。声波的传播速度也是很快的，它不仅仅能在空气里传播，而且还可以在水中传播，在水中传播的速度是1450米／秒，比在空气中传播的速度要快4.5倍。有的人曾经做过实验，在水下引发重300磅的炸药，它的巨大声音在水下传播到2万千米以外，在空气里是绝对不可能传播这么远的。因此，利用声波在水中传播的特性发展了声纳这种装备。

声纳的核心部件是换能器。从发射机送出一个电信号，经过换能器变成声波，声波向外辐射，从目标上反射回来的声波或是目标本身反射的声波经过换能器可以变成电信号送入接收机，再经过放大、滤波就可以得到目标的信息。但是换能器发出的声波没有方向性，能量也不集中，即使探测距离很近它也不能够辨别目标的方向。为了把声波的能量集中起来，让它变成有方向性的声波，采取两种办法，一种是把换能器放到像喇叭口的反射器的中心线上，发出声音以后经过汇集就朝一个方向传播，不断转动喇叭口就可以改变声波传播的方向；第二种办法是把许多换能器按一定的方式排列组合起来，构成一个基阵，基阵中心声音增强。根据这个原理换能器就能够收到比较远的信号，同时也可以很准确地测出目标的距离。

根据声纳的工作方式不同，它可以分成两种类型：一种叫做主动声纳，就是声纳本身要发出声波，声波遇到了障碍物以后返回，它再接受回波，这样可以测定出目标的方位和距离。但是，由于声纳本身要发出声波，容易被敌人发现，因而暴露目标；另外一种叫做被动声纳，声纳本身不发出声波，只是探听对方目标发出的声音，它的保密性比较好，也可以根据接收到的声音来判断目标的性质。但是，它不能探测不发声音的目标。现在的声纳都是以上两种方式相结合，根据探测对象不同，有时用主动声纳，有时用被动声纳，两种结合使用效果就会更好一些。

声纳在军事上用于水中目标搜索、警戒、识别、跟踪、监视和测定，进行水下通信和导航。声纳技术还用于鱼雷自导和水雷引信。声纳是一个大家族，在军队服务的主要有四兄弟，大哥在水面舰艇服务，它的主要任务是反潜，探听有没有潜水艇进攻，它的探测距离不同，近一点的达到5海里，最大的探测距离达到120海里；二弟在潜艇上服务，它主要探测水下目标和水面目标，探听周围有没有别的潜艇存在以及水面上有没有敌人的舰船，同时它还为鱼雷提供导航；三弟是机载声纳，在反潜巡逻机和反潜直升机上服务，它有一个很长的尾巴连着，搜集水里的情报；老四是固定声纳，在固定的位置上站岗放哨。它在海底或是飘浮在海面，侦查敌人的潜艇，保卫国家的海防。藏在海底的声纳隐蔽性非常好，能够长时间的工作。

由于声纳靠声波探测，受水文条件的影响和目标变化的影响都很大。比如，在同一海区进行探测潜艇的作业，在冬天探测效果很好，到了夏天由于水温升高，探测的效果就明显下降，有时根本找不到目标。因为海水有的地方温度高，有的地方温度低，在这种变化层里声纳就很不稳定。如果有风浪、海底地形变化大、目标运行速度快等等，都会影响声纳探测结果。为了进一步增强反潜艇的探测能量，除主要提高声纳性能外，还发明一些不完全靠声音探测的办法，与声纳配合使用。比如利用雷达或是用磁力探测仪、红外探测仪及废气探测仪等等，因为常规潜艇不可能长期在水下活动，而是隔一两天就要浮出水面补充氧气，只要它一浮出水面就会被雷达发现。潜艇都是用钢铁制造的，它在水中航行会使磁场发生变化，可以用磁力方法来探测有没有潜艇。另外，潜艇本身散发一定的热量，也可以用红外探测的办法发现潜艇的存在。潜艇还要排除一些废气，可以利用测量废气来探测潜艇。所以各种探测设备要和声纳配合起来使用，才能起到最佳的效果。

2. 二战时驱逐舰反潜的声纳探测是什么原理

首先搞清楚声纳的原理——是利用声波在水里传播的特性进行探测，其中被动声纳是监听通过水传来的声音探测目标，主动声纳是发出声波、通过监听回波来探测目标
接下来回答问题
潜艇既然浮出了，水下部分的目标就很小，而声纳只有在水里才能发挥作用，所以无论被动还是主动，驱逐舰利用声纳发现已经浮出的潜艇极其困难，其实完全可以利用目视和雷达（当然二战期间的雷达还比较简陋）解决问题

3. 主动声呐搜索潜艇

主动声呐就是靠军舰发出声波打在潜艇上反弹回来进行精确定位，如果你在潜艇上被主动声呐达到了会听到非常明显的嘭嘭两声。在理想状况下驱逐舰不停用主动声呐搜索的话潜艇是没有藏身之处，但主动声呐打到对方的同时也暴漏了自己。如果军舰距离潜艇非常远的话那好办派架直升机过去就好而且人家潜艇也打不着你，但如果在10公里以内的话没准跟着声波回来的就是敌人的一颗鱼雷。而且这还是非常理想的状况，比如假设海水是等温等密度静止海底无礁石海里无鱼群等情况，这样声波在海里就基本上没什么多余的反射和折射了。
但事实上这种情况根本不存在，再考虑到海洋背景噪音和军舰自身噪音返回军舰本身的声波非常非常杂乱的。这是个难度非常大的活，以目前的技术没有国家能从根本上解决。而且海水中洋流和等温层非常的多。打个比方说水下50M以上是15度，50~70M可能就是4度，潜艇在水下100M，声波从上面进入到50~70这个层后它几乎就只在这里面反射了。这就从根本上要求艇长技术过硬并且对周围的海况非常的熟悉，因为在同一个季节里等温层那些东西几乎是不变的。
所以前些日子南海间谍船事件，那美国的测量船测量的不是潜艇而是等温层那些东西啊！！！

4. 潜艇上的声纳的工作原理

声纳就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。它是SONAR一词的“义音两顾”的译称（旧译为声纳），SONAR是Sound Navigationand Ranging（声音导航测距）的缩写。 声纳技术至今已有100年历史，它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声纳仪是一种被动式的聆听装置，主要用来侦测冰山。这种技术，到第一次世界大战时被应用到战场上，用来侦测潜藏在水底的潜水艇。 目前，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。 和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声纳技术的发展。 二、声纳工作原理 声波是观察和测量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一词作为名词是“声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。 在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。 三、声纳结构与分类 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。 换能器是声纳中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途：一是在水下发射声波，称为“发射换能器”，相当于空气中的扬声器；二是在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的传声器（俗称“麦克风”或“话筒”）。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波，专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。 声纳的分类可按其工作方式，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。 主动声纳：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。它由简单的回声探测仪器演变而来，它主动地发射超声波，然后收测回波进行计算，适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇； 被动声纳：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。它由简单的水听器演变而来，它收听目标发出的噪声，判断出目标的位置和某些特性，特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。 四、声纳安装及运用 传统上潜艇安装声纳的主要位置是在最前端的位置，由于现代潜艇非常依赖被动声纳的探测效果，巨大的收音装置不仅仅让潜艇的直径水涨船高，原先在这个位置上的鱼雷管也得乖乖让出位置而退到两旁去。 其他安装在潜艇上的声纳型态还包括安装在艇身其他位置的被动声纳听音装置，利用不同位置收到的同一讯号，经过电脑处理和运算之后，就可以迅速的进行粗浅的定位，对于艇身较大的潜艇来说比较有利，因为测量的基线较长，准确度较高。 另外一种声纳称为“拖曳声纳”，因为这种声纳装置在使用时，以缆线与潜艇连接，声纳的本体则远远的拖在潜艇的后面进行探测，拖曳声纳的使用大幅强化潜艇对于全方位与不同深度的侦测能力，尤其是潜艇的尾端。这是因为潜艇的尾端同时也是动力输出的部分，由于水流的声音的干扰，位于前方的声纳无法听到这个区域的讯号而形成一个盲区。使用拖曳声纳之后就能够消除这个盲区，找出躲在这个区域的目标。 五、影响声纳工作性能的因素 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。例如，声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、海底的影响和制约，会产生折射、散射、反射和干涉，会产生声线弯曲、信号起伏和畸变，造成传播途径的改变，以及出现声阴区，严重影响声纳的作用距离和测量精度。现代声纳根据海区声速--深度变化形成的传播条件，可适当选择基阵工作深度和俯仰角，利用声波的不同传播途径(直达声、海底反射声、会聚区、深海声道)来克服水声传播条件的不利影响，提高声纳探测距离。又如，运载平台的自噪声主要与航速有关，航速越大自噪声越大，声纳作用距离就越近，反之则越远；目标反射本领越大，被对方主动声纳发现的距离就越远；目标辐射噪声强度越大，被对方被动声纳发现的距离就越远。参考资料： http://hi..com/xzhx2008/blog/item/b7c7a08f54a7dcfe503d9271.html

5. 潜艇怎样对付声纳的探测

声纳探测有两种方式：主动和被动。
先说被动，被动就是听，潜艇要想方设法降低自身噪声。1、采用静音技术设计，如将噪声大的发动机放在橡皮垫上，等等很多；2、低速航行，甚至全停机在水中悬浮；3、采用合理的外形设计，降低水流过潜艇表面的湍流声；4、采用更好的螺旋桨设计，以降低空光泡噪声；5、禁止人员走动、说话等等；6、利用海水水文特性，如声波在不同温度、盐份的海水传递会产生折射，利用海底山脉或鱼群等等。方法很多。
再说主动，主动就类似雷达原理，声纳先发射一个声波脉冲，碰到潜艇后会反射回来。潜艇可以做的有：1、加消声瓦，降低声波的反射强度；2、发射一个欺骗反射声波；3、发射一个声爆弹，利用爆炸声掩盖自身，潜艇利用这段时间赶快换个地方；4、利用海水水文特性，如声波在不同温度、盐份的海水传递会产生折射，利用海底山脉或鱼群等等，也有很多种方法。

6. 二战时的潜艇 那时候潜艇没有卫星靠什么探测水面船只，全都依赖雷达吗那么又如何分辨敌我呢

二战时的潜艇要探测水面船只主要依靠的是声纳和潜望镜。

而声纳顶多只能判断方位、航速等参数。由于当时还没有建立声纹资料库系统，所以仅靠声纳，在当时的环境下还无法准确的判断敌我。即使是非常老练的潜艇兵，也只能是作出一个大概的推断（除非在战前通过其他情报来源，确定该区域只有敌方或我方的船只）。

潜望镜可以说是当时探测水平船只是敌是友的最有效的手段，依靠观察水面船只的船型、标记等。

要做到确定敌我（敌我识别），二战时的潜艇主要是通过两种途径：
（1）声纳（噪音分析系统），利用声纳的水声换能器，确定水面船只的位置，而后再通过分析后者反馈回来的噪音来判断。但这一点刚才已经说过了，不是很准确。即使是老练的声纳兵也没有十拿九稳的把握。
（2）通过口令的方式进行敌我识别（应答系统）。即：发出一个特殊的信号询问对方，如果是我方会反馈一个回答的信号，反之就是敌人。但这种属于主动声纳，不利于隐蔽。一旦被敌方侦察到，对于当时的潜艇来说，往往是灭顶之灾！

7. 核潜艇在水下航行，是如何发现和识别目标的

核潜艇上装备的被动声呐不发射主动声波，只是被动接收水中目标产生的辐射噪声和其它水声设备发射的信号，以测定目标的方位。它的工作原理大致相当于主动式声呐的接收过程，但信号的处理有所不同。现代被动测向声呐通常采用多波束和单波束两种体制，还可以利用若干组间距较大的水听器组成的线列基阵，在测定目标方位的同时，还可被动测定目标的距离。

导航系统： 包括磁罗经、陀螺罗经、计程仪、测深仪、六分仪、航迹自绘仪，自动操舵仪和无线电、星光、卫星、惯性导航设备等。惯性导航系统能连续准确地提供潜艇在水下的艇位和航向、航速、纵横倾角等信息。“导航星”全球定位系统使用后，潜艇在海上瞬间定位精度达10米左右。探测设备主要有潜望镜、雷达、声呐以及雷达侦察告警接收机。潜艇在水下将潜望镜的镜头升出水面，可用目力观察海面、空中和海岸情况，测定目标的方位、距离和测算其运动要素。现代潜艇在潜望镜上安装有激光测距、热成像、微光夜视等传感器，具有夜间观察、照相和天体定位等功能（见潜艇潜望镜）。雷达，通过雷达升降天线能在水下一定深度测定目标的方位、距离和运动要素，保证潜艇航行安全和对水面舰船实施鱼雷或导弹攻击，雷达侦察告警接收机的天线采用专门的升降桅杆或寄生于其他升降装置上，保证潜艇在潜望镜航行状态时对敌方雷达的侦察告警。声呐是潜艇水下活动时的主要探测工具，有噪声声呐和回声声呐。噪声声呐能对舰船进行被动识别、跟踪、测向和测距；回声声呐能主动测定目标的方位、距离和运动要素。此外，还有探雷声呐、测冰声呐、识别声呐和声线轨迹仪等。

8. 人们利用次声波的反射制成声纳可用来确定潜艇位置

【分析】 声呐发出的是超声波，声波遇到鱼群被反射回来，根据发出声波与接收声波的时间差从而可以确定鱼群的位置，这个过程是回声定位，答案选C。 【点评】 关于声呐，一定要记住其是利用超声波，并不是电磁波；而雷达则是利用电磁波。

9. 声纳是如果探测潜艇的

“声纳”是一种利用声音进行侦察的工具。
声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……
声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。
早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。
现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。
有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。
许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。
在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位置。
除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。
新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位置。
现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装置。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。

10. 军事上，利用什么系统探测敌方潜艇的距离和方位

声纳，如果潜艇潜望镜露出来了，雷达也可以