开一贴,关于声纳的,有兴趣的进

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 13:34:30
简要介绍一下声纳的知识
  潜艇主要的作战声纳有三大部分:艏部,拖曳线列阵,舷侧阵,艏部声纳是中高频,舷侧阵是中频或者是偏低一些,探测距离一般在十几千米到几十千米,拖曳阵是低频和更低频,探测句酷一般在一二百千米。其中艏部声纳是主被工作方式,其他目前是被动方式,潜艇上这三部潜艇分主要声纳形成有一个过程,潜艇早期只有艏部声纳,随着科技的发展,己方声纳用主动工作方式的危险性大大增加,客观环境迫使被动声纳使用率猛增,这就发展了其他两种声纳,三种声纳的换能器大体相同,由于主动方式及其危险,只有在锁定对方潜艇的瞬间打开迅速测距定位,利用率很低,所以只在艏部安装主动声纳。潜艇上甲板的测冰声纳也是主动的,其频率很高,探测距离也就一二百米,因此暴露风险不大。
   早期的声纳只能测向,不能测距,而目标的连续运动分析也不精确,所以只能在鱼雷上想办法,潜艇线对目标大致侧向,把鱼雷发射出去,到达预定海区后鱼雷采用双平面自动搜索,在一个深度探测不到,再换一个深度,鱼雷会设置多个深度档位的。



    舷侧阵声纳目前大多每弦三块阵,比如英国机敏号核潜艇,看上去是两块,其实前面的一大块是两块的,理论上,同样的潜艇舷侧长度,同样的换能器数量,分成越多快探测精度越好,但有两大问题,一是声纳接受窗口的尺寸是按照无线电的半波理论设计的,声纳窗口越大越能接受更低频的声信号,探测距离越远,舷侧阵声纳如果分成4快,5快,6快,窗口越来越小,探测距离就减少,二是舷侧阵块数量越多,计算机的负荷就越大,所有舰船上的声纳计算机,最复杂的就是潜艇,综合来看三块阵是比较合理的。现在各国在研究的共形声纳和艇体外表的形状一样,实际上就是把舷侧阵声纳分成许多的小阵,探测精度达到最大化,相当于一个大声纳窗口,因此又能接受频率很低的声信号,效果理想。


早期的舷侧条带阵实际就是共形阵,舷侧阵声纳每侧的三块阵最好应该平行在舯体上,也就是要在一个平面上,这样的话可以再测算时取平均值。
舷侧阵声纳有许多的水听器,如果个别损坏的话,对探测效果有一定影响。


拖曳线列阵声纳的总长在三四百米到七八百米之间,其中从收放口算起的话一二百米是线缆,线缆之后开始设置水听器,因此主动式的拖曳阵声纳,暴露在距离潜艇至少一二百米,还不算太危险,但是主动式拖曳阵声纳存在着技术问题,比如电能问题,主动式声纳的耗电量是被动式声纳的几百倍,目前拖曳阵线缆里面的细电缆无法传输,将金属电缆加粗也能提高输电量,但加重拖缆重量,无法做到0浮力,潜艇的整条拖曳阵应该保持在一个深度的平面上,但实际上拖缆中部的一段是下垂的,此外,海流冲击会使拖缆在左右摇晃,这些拖缆问题会使其每个水听器探测到的声音信号有区别,所以计对算机首先要对拖缆在水中的变化进行测定,然后在计算目标方位时消除误差。



拖曳阵如果因为输电缆加粗而导致重量很大,下垂更大,对潜艇航行不利,特别是机动急转弯影响严重,目前普遍采用被动式拖曳阵,所需电量很小,电缆很细,拖缆直径小,便于收放。(未完)
   简要介绍一下声纳的知识
  潜艇主要的作战声纳有三大部分:艏部,拖曳线列阵,舷侧阵,艏部声纳是中高频,舷侧阵是中频或者是偏低一些,探测距离一般在十几千米到几十千米,拖曳阵是低频和更低频,探测句酷一般在一二百千米。其中艏部声纳是主被工作方式,其他目前是被动方式,潜艇上这三部潜艇分主要声纳形成有一个过程,潜艇早期只有艏部声纳,随着科技的发展,己方声纳用主动工作方式的危险性大大增加,客观环境迫使被动声纳使用率猛增,这就发展了其他两种声纳,三种声纳的换能器大体相同,由于主动方式及其危险,只有在锁定对方潜艇的瞬间打开迅速测距定位,利用率很低,所以只在艏部安装主动声纳。潜艇上甲板的测冰声纳也是主动的,其频率很高,探测距离也就一二百米,因此暴露风险不大。
   早期的声纳只能测向,不能测距,而目标的连续运动分析也不精确,所以只能在鱼雷上想办法,潜艇线对目标大致侧向,把鱼雷发射出去,到达预定海区后鱼雷采用双平面自动搜索,在一个深度探测不到,再换一个深度,鱼雷会设置多个深度档位的。



    舷侧阵声纳目前大多每弦三块阵,比如英国机敏号核潜艇,看上去是两块,其实前面的一大块是两块的,理论上,同样的潜艇舷侧长度,同样的换能器数量,分成越多快探测精度越好,但有两大问题,一是声纳接受窗口的尺寸是按照无线电的半波理论设计的,声纳窗口越大越能接受更低频的声信号,探测距离越远,舷侧阵声纳如果分成4快,5快,6快,窗口越来越小,探测距离就减少,二是舷侧阵块数量越多,计算机的负荷就越大,所有舰船上的声纳计算机,最复杂的就是潜艇,综合来看三块阵是比较合理的。现在各国在研究的共形声纳和艇体外表的形状一样,实际上就是把舷侧阵声纳分成许多的小阵,探测精度达到最大化,相当于一个大声纳窗口,因此又能接受频率很低的声信号,效果理想。


早期的舷侧条带阵实际就是共形阵,舷侧阵声纳每侧的三块阵最好应该平行在舯体上,也就是要在一个平面上,这样的话可以再测算时取平均值。
舷侧阵声纳有许多的水听器,如果个别损坏的话,对探测效果有一定影响。


拖曳线列阵声纳的总长在三四百米到七八百米之间,其中从收放口算起的话一二百米是线缆,线缆之后开始设置水听器,因此主动式的拖曳阵声纳,暴露在距离潜艇至少一二百米,还不算太危险,但是主动式拖曳阵声纳存在着技术问题,比如电能问题,主动式声纳的耗电量是被动式声纳的几百倍,目前拖曳阵线缆里面的细电缆无法传输,将金属电缆加粗也能提高输电量,但加重拖缆重量,无法做到0浮力,潜艇的整条拖曳阵应该保持在一个深度的平面上,但实际上拖缆中部的一段是下垂的,此外,海流冲击会使拖缆在左右摇晃,这些拖缆问题会使其每个水听器探测到的声音信号有区别,所以计对算机首先要对拖缆在水中的变化进行测定,然后在计算目标方位时消除误差。



拖曳阵如果因为输电缆加粗而导致重量很大,下垂更大,对潜艇航行不利,特别是机动急转弯影响严重,目前普遍采用被动式拖曳阵,所需电量很小,电缆很细,拖缆直径小,便于收放。(未完)
   
请LZ 配图说明   
看的迷糊啊
支持楼主科普
声纳技术往深了去,极其复杂,水声条件下的信号传输和检测与空气条件下的无线电信号接收与检测完全不一样。不过有些因素是共通的,对突出的就是天线尺寸。
一般来说,天线尺寸与所释放的电磁波波长有很强的关联,雷达的比例大概是1:4,也就是天线的尺寸至少是其所释放的电磁波波长的1/4,否则不能实现良好的通信效果。所以中波的收音机往往都配有一根很长的软导线(代替天线),短波或者调频的收音机只要很短一根金属天线就可以用了。估计声纳也跟这个差不多。
艏部声纳基本上像一个金属球体,直径有好几米(根据潜艇大小而定)。
舷侧声纳是一系列的板,像鱼的侧线一样,贴在船身两侧。
拖曳阵声纳尺寸最大,是一根很长的线。
按照上面的波长与天线尺度理论,可以看出,艏部声纳频率最高,一般作为主动声纳。而拖曳阵声纳频率最低(天线最长),是比较好的被动声纳。
本人大学学的是射频无线电(顶了个电子的名头,不过一般大学的这个专业是不搞雷达的,学生素质和基础根本够不着学雷达,雷达上面数学要求太高,三重积分是很正常的东西),说白了跟雷达很有关系,雷达与声纳原理上极为近似,不过声纳保密程度更高,难度也更大,全国没几个大学开有水声电子信息工程方面的专业(印象中只有哈尔滨工业大学有),因而这方面的专业人士极少。
声纳除了通信的问题外,我所知道的比较麻烦的是信号的采集和检测。水下背景噪声很强,而且极易受海洋环境,海底地形之类的影响。真实有用信号在强大的背景噪声下极容易被淹没,也许就比噪声强那么一点点(数值不知道,也许就0.1个分贝,举例)。要把它识别出来,然后根据数据库里存储的敌国舰艇特征信号进行比对(MD经常派情报船到兔子家门口游荡,很多时候就是想测量我国军用舰船的信号,推导它的特征频率,以便战时使用,当然检测海洋/海底环境也是一项任务),最终确定对手的舰型甚至舰名,非常不容易。从这方面来说,需要高性能的声学传感器、极低噪声的运算放大器(OP)、极高位数的模数转换器(AD),当然还少不了高性能的大型计算机。这四个方面我国几乎都是软肋。现在民用市场上的这些芯片几乎100%被国外垄断。现在世界上这方面水平最高的是美国和日本,美国不用说了,拥有世界上数量最多最好的集成电路制造商,日本也很可以,这方面最出名的就是NEC。日本的电气技术高,直接原因是它的材料领域很强,有些方面甚至可以说独步天下,连MD都得让这它。另外一点,我感觉跟日本人的民族特性有关,日本资源很少,所以什么都很精贵,什么都不能浪费(兔子一直自诩为地大物博,因而民族特性中对于浪费没有什么特别深的印记,这方面我们跟日本差得好远),工业上的精益思想就是日本首先提出的,在工程上面日本人也很仔细,在小的方面做得特别好(对比而言,兔子的国民思想实际上是中庸,太极,AV则是官僚气息太重,因而从系统整合上来说,兔子比AV要好一些),而且陆域面积少,使得日本在海洋方面更愿意投入力量,这反映在声纳上也就是,日本的反潜技术/水下探测技术在世界上很有地位。欧洲列强可能都不能跟日本比。
现在的潜艇静音技术似乎比检测技术发展得还要快,很多核大国的潜艇都不能互相发现对方。上次英法战略核潜艇在大西洋海底一头撞上(这么宽的路,居然也能撞上,真是很难得了),也是很好的例子。
感谢LZ{:soso_e183:}

此前说过...声呐虽然仍在发展,但想在茫茫大洋中找到第一代静音潜艇这种水平的目标,都非常的吃力。甚至可以说,实战效益令人没信心。
在一些海况中,甚至旧潜艇都能瞒天过海。干扰的手段很特色,比如一路散布几个能发出模拟轮机声音的小玩具...类似于诱敌鱼雷一类的。
自然干扰和人工诱骗远比侦探来得容易。
对于侦测方而言,对付的补偿手段就是极重视平时的声纹信息的积累。

但是,实战过程中单次捕获目标的概率低的问题,至今没有多大改善。
此外,利用精密声学仪器收集到的原始数据,再经过多重解算得到的特征信息,是不是真的是所需要的声音或是别的什么稀奇古怪的玩意的声音,很难判定的。分析算法要多牛叉,才能辨别出来啊。
如果平时的声纹信息不够,可供对比的特征数据量不足,恐怕不只是探测失败,很有可能闹笑话,比如追洋流漩涡或者鲸鱼跑了很远什么的...

现在兔子家的啥水平。估计很BKC...
谢谢技术科普