想要了解水听器和声呐的区别,首先要分别介绍这两样设备,简单来说水听器是用来接收水下声波,而声呐(声纳)是一套系统,由多个水听器来组成,当然还包括其它设备,前者是后者的一个核心部件。在十九世纪中叶,科学家模仿海豚传达信息的方式,发明了一种碳粒微音器,这是世界上初始的水听器。该器件成为了现代声呐系统的鼻祖。下面本文将具体介绍下二者,也就明白他们之间的区别了。
1、水听器
首先要了解水听器是什么,又是干什么的?它是将声信号转换成电信号的换能器,用来接收水中的声信号,称为接收换能器,俗称为水听器。它广泛用于水中通信、探洲、目标定位、跟踪等,是声纳的重要部件,管道测漏、声场分布、水下的探测、识别、通信以及海洋环境监侧和海洋资源的开发,都离不开水声换能器。水听器是被动声呐的“耳朵”,为了对水下物体进行探测, 声呐需要将声波信息转化为电波信息,继而进行分析和判断,而换能器就是完成上述操作的核心部件。在被动声呐中,专门用于接收声波并转化为电波的换能器又叫做“水听器”。 其功能定位类似于雷达中的天线,在被动声呐系统中充当着“耳朵”的重要角色。
2、声呐
声呐也叫做声纳,是英文缩写“SONAR”的中文音译,其全称为:Sound Navigation And Ranging(声音导航与测距),是利用声波在水中的传播和反射特性,通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术,也指利用这种技术对水下目标进行探测(存在、位置、性质、运动方向等)和通讯的电子设备,是水声学中应用zui广泛、zui重要的一种装置,根据工作方式的不同,声呐有主动式和被动式两种类型。正因为声波在水环境中具有传播性能优势,因此能够捕捉声波的声呐成为了“探查海洋之眼”。在1950年,美国人为了能够第YI时间发现苏联的潜艇,就利用这一理论开始搞起了‘海底监视系统’,他们制造了大量的水听器并放置于海底,并且通过水下电缆连接到位于岸上的信息处理中心, 1952年1月,DI一个全尺寸的SOSUS系统原型,在巴哈马的伊柳塞拉岛约440米下的海底建成,包括一个长约305米的水听器阵列和40个水听器,这就是一套被动声呐。测试表明,该阵列能在很远的距离上发现当时的美国潜艇,这么棒的效果让美军当即决定,未来将在美国整个东海岸安装类似的阵列,这样就可以监视从欧洲进入大西洋的苏联潜艇。
总之,水听器和声呐是完全两种设备,二者都能在水声学中被广泛应用,20 世纪 80 年代,随着海洋资源开发的兴起以及电子信息技术的进步,水听器技术迎来了快速发展,出现了导航声呐、通信声呐、侧扫声纳、远程警戒声纳、水声对抗声纳、拖曳阵声纳、鱼雷自导声纳、水雷自导声纳等不同类型的技术形态,并被广泛应用于水下导航、水下通信、石油勘探、灾害预警等民用领域。
上图来源《第一讲 进入21世纪的声呐技术》(李启虎等,【物理】,2006年出版)