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超聲波聲吶,導(dǎo)航測距的海洋科技利器,揭秘水下探測與通信原理

親愛的讀者,聲吶技術(shù)作為現(xiàn)代科技的杰作,其運用超聲波的特性在海洋探測中發(fā)揮著巨大作用。從探測魚群到海洋導(dǎo)航,聲吶技術(shù)不僅提高了海洋作業(yè)的效率,也拓展了我們對海洋世界的認知。了解聲吶的工作原理和實際應(yīng)用,有助于我們更好地掌握這一前沿科技。讓我們共同探索聲吶的奧秘,感受科技的力量!

聲吶,這一現(xiàn)代科技的產(chǎn)物,其運作原理與聲波的傳播特性密切相關(guān),它利用的是超聲波的傳播和反射特性,通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理技術(shù),實現(xiàn)導(dǎo)航和測距,相較于超聲波,次聲波雖然不易衰減,不易被水和空氣吸收,具有強大的穿透性,但由于其難以反射,因此并不適合用于聲吶技術(shù)。

在聲吶的工作過程中,超聲波發(fā)出后遇到魚群等水下物體,會發(fā)生反射,通過計算發(fā)出聲波與接收聲波的時間差,我們可以精確地確定魚群的位置,這一過程,我們稱之為回聲定位,聲吶發(fā)出的是超聲波,而非次聲波。

【分析】在聲吶探測魚群的試題中,正確答案為C,試題分析指出,聲吶探測魚群利用的是超聲波,近年來,超聲波及電磁波的應(yīng)用成為中考的熱點,我們平時應(yīng)加強練習(xí),力求熟練掌握這一知識點。

關(guān)于聲吶的兩個問題

聲吶技術(shù),作為聲學(xué)中聲音傳遞信息的一種應(yīng)用,主要利用的是超聲波,由于其穿透性好,超聲波在聲吶技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。

拖曳式線列陣聲吶與拖曳式變深聲吶,這兩種聲吶的共同點在于它們都是將聲吶基陣拖曳在運載平臺尾后水中工作,通過控制拖纜長度,我們可以選擇有利的水層進行工作,由于基陣遠離艦艇,受噪聲干擾小,因此聲吶的作用距離遠。

海洋哺乳動物,如海豚和鯨,擁有一種“水下聲吶”,能夠產(chǎn)生特定的信號,用于探尋食物和相互通訊,潛射防空導(dǎo)彈也是聲吶技術(shù)的一種應(yīng)用,歐美俄等國家都曾研發(fā)過此類導(dǎo)彈。

輪船上的各種干擾會影響聲吶的測量精度和準(zhǔn)確性,為了解決這個問題,我們可以將聲吶探測器單獨置于船后千米之外,用電纜連接,這樣,聲吶探測器和輪船內(nèi)的各種干擾在空間上得以分離,互不影響,從而大大提高測試精度。

聲吶為什么采用發(fā)出超聲波的裝置而不用普通的發(fā)生裝置?

被動聲吶,作為一種水聲設(shè)備,它并不發(fā)送聲波信號,而是通過監(jiān)聽其他物體發(fā)出的聲波信號來探測水中物體,聲波在水中傳播的衰減相對較小,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,并獲取地層中的信息。

聲吶利用超聲波在水中的傳播和反射特性,通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理技術(shù),實現(xiàn)導(dǎo)航和測距,相較于普通聲波,超聲波在水中傳播的衰減更小,更容易實現(xiàn)遠距離探測。

聽到的回聲最清楚,即相隔17米時,人類對聲音的感應(yīng)范圍是20Hz~20000Hz,在此頻率范圍外,是超聲波和次聲波,回聲在聲吶裝置中非常典型,用回聲測海深、測冰山的距離和敵方潛艇的方位,都是由不同功能的聲吶裝置完成的。

美國在早期研究出了類似的裝置,稱為SONAR(聲吶),聲吶并非人類的專利,不少動物都有它們自己的“聲吶”,從蝙蝠和夜蛾發(fā)現(xiàn)了超聲波的作用,從而發(fā)明了雷達,根據(jù)海豚探尋食物的原理,發(fā)明了聲吶,聲吶就是利用水中聲波對水下目標(biāo)進行探測、定位和通信的電子設(shè)備,是水聲學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最重要的一種裝置。