海洋研究和開發所用的水聲技術，如回聲探測、被動探測、水聲通訊、水聲遙測和水聲遙控等。
基本介紹
- 中文名：海洋聲學技術
- 外文名：marine acoustics
- 海洋聲學：利用聲波探測海洋的科學
- 類型：是海洋學和聲學的邊緣學科
簡介,
簡介
海洋研究和開發所用的水聲技術，如回聲探測、被動探測、水聲通訊、水聲遙測和水聲遙控等。
回聲探測 利用一組換能器發射聲信號，通過另一組換能器接收從目標反射的回聲信號，再由處理後的信號判斷目標的參數和性質。
回聲測深儀 它向海底發射一束較窄的聲脈衝，測量此信號由海底反射並回到水聽器的時間，在聲速已知的條件下，就可測出船隻所在處的水深。現代大功率的測深儀，能夠描繪出最深洋底的形狀。多波束式或多振子的測深儀，可同時獲得多個水深點的數據，並往往採用數字顯示，和計算機聯用而自動繪製海底地形圖。
都卜勒導航儀（都卜勒聲吶） 根據都卜勒效應，若船隻和海底有相對運動，回波信號就會產生頻移。同時測量 4個波束中由於船隻對海底相對運動而出現的頻移，經信號處理後，就可精確地測出船隻對海底的運動速度，並畫出航跡來。都卜勒聲吶也是一種引導大型船隻靠岸的有效工具。
魚探儀 由它獲得的魚群回波，可大致判斷出魚群的位置、範圍和密集程度。通常使用的垂直魚探儀，可以探測底層的魚類；水平魚探儀則以探測上層和中層的魚類為主。採用電子掃描等先進技術之後，探測的範圍就大得多。
側掃描聲吶（海底地貌儀） 用以調查海底地質地貌的水聲設備，種類很多，這是其中的一種。在船的兩側安裝垂直方向角較寬而水平方向角很窄的一組換能器，記錄海底的散射回波，就可獲得離兩側船舷一定距離內精細的海底地貌聲圖。為了適應深水探測的需要，也可把換能器置於拖曳體中。此儀器還可用於海底油管的鋪設檢查和沉埋物的搜尋等水下工程中。淺地層剖面儀使用低頻聲信號，可以穿透地層，從其回波的分析獲得底質的結構資料，故廣泛套用於水下工程的地質勘探。地震探測系統使用大功率低頻聲源、多道接收拖曳電纜和多道數據處理記錄系統，可以取得深層地質結構的資料，用於海底石油及其他礦物的勘探等。爆炸聲源發出的大功率低頻聲波，可以穿透到很深的底層。若在離爆炸源較遠的海上放置一系列水聽器，就可以接收到由不同地層傳來的折射波，為海底地質結構、水下石油資源等提供有價值的數據。
在海洋水文觀測中，已越來越多地套用水聲測量儀器。如果把回聲探測儀作相應的修改，安放于海底，使它向海面發射聲脈衝，就可以測量波高和周期等，並從波高平均值的變化，獲得潮位的變化規律。若把換能器安裝於船舷外側，也可測出波浪的要素。利用隨海流運動的散射體的回波會出現都卜勒頻移的特性，可製成都卜勒海流計，它可以不破壞流場而測量瞬時的低速海流。根據聲波通過固定距離的傳輸時間和聲速成比例的關係，可製成聲速計，它能實時地測量海水的聲速。在海洋水文調查中廣泛套用水聲儀器設備，是一項重大的技術改進。
被動探測 它探測水中傳來的聲信息，由此判斷發聲體的位置和特性。其所測聽的聲源可分為自然聲源和人為聲源兩類。
自然聲源 不少海洋中的動物，能夠發聲（見海洋生物發聲）。故可利用被動探測系統監視魚群的回遊特性，並根據魚類聲音的特性來判斷魚群的種類，為海洋捕撈提供有價值的數據。深海水下的水聽器系統，還能準確地測出水下地震、水下火山爆發的位置和估計其強度等。
人為聲源 魚類對聲音很敏感，並有好惡之分。故可以發出它們喜歡的聲音加以誘集，發出它們不喜歡聽的聲音加以驅逐。根據這原理製成的聲誘魚器和驅魚器，已開始套用于海洋捕撈中。根據不同目的，分別採用連續的、脈衝的或其他調製方式的信號源，將一種小型的聲信標縛於魚體或納入其胃中，用被動聲吶跟蹤，很適合于海洋生物習性的現場研究。跟蹤放于海底的小型發聲體，能夠了解海底石礫等的移動狀態，一種船隻和飛機遇險的聲信標，在船隻和飛機沉沒於水下的一定期間內，能發出聲信號以指示它的位置。利用帶有聲信標的中性浮標，可以測量深層的海流，如赤道深層流等。
水聲通訊 利用聲波在水下傳遞信息。通訊的雙方在水下都設定有發射器和接收器。這種通訊有兩種方式：①載波語言調製聲波或直接輻射語言聲波。後者用於距離較近的潛水員間的通信。②數字編碼是水聲設備中常作為指令和控制的通訊方式。目前廣泛使用的水聲應答器便是數字編碼通訊的典型設備，它按事先安排好的程式，自行完成各應答器和主機間的通訊。水聲應答器可用於水下載體的導航和跟蹤，幫助鑽探船和平台準確尋找井口位置，監視水下的施工，傳遞水下遙測系統各水文參數訊號等。
水聲遙測系統 把所要測量的水下環境參數變換成水聲信息之後，傳到處理船隻或岸站來，經過水聲接收機處理，重新轉換成相應的環境參數信息。
海洋水文參數的水聲遙測儀 它以聲傳輸代替了操作麻煩的電纜。可以把此儀器和遙測浮標系統結合起來，由一系列的水下浮標把測量的參數通過水聲信道傳輸到母浮標，再由母浮標把它轉換成無線電信號而傳到調查船或岸站來，這種遙測方式具有實時、大面積、快速和連續測量等優點。
網位儀 水下部件縛於拖網的網口上，把獲得的信息變成水聲信號發射到船上來，從而監測魚網的高度、開口的狀態、拖繩的拉力、魚群入網和分布的狀態及遙測網口周圍的水溫等，這對提高魚獲量很有幫助。
水聲遙控系統 包括船上聲指令發射機、水下聲指令接收機和相應的控制機構。例如，利用水聲釋放器按水聲釋放指令把水下浮筒放掉，使其浮出水面，以便船隻跟蹤回收。這種遙控技術，廣泛套用于海洋調查、水下工程、石油鑽探和地震測量等方面，對水下油井的流量、防噴器架、輸油管道的閥門和水下爆炸等，都可採用水下遙控方式。各種海洋自動機，如無人深潛器、海底自走車的行動及機械手的動作，也可採用水聲遙控。
總之，水聲技術已廣泛套用于海洋研究和海洋開發的各個方面，但因海水介質是一種複雜多變和多途徑的聲信道，水聲干擾又很強烈，如上水聲信息的檢測仍存在一系列困難，使水聲儀器的可靠性、解析度等性能的提高受到一定的限制。為此，今後必須加強水聲傳輸規律等基礎理論的研究，注意探索新技術在水聲方面套用的可能性。
