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潜艇声纳系统工作原理 潜艇声纳系统工作原理 声纳全称声音测距与导航,是一种利用声音 在水下传播的特性,通过电声转换和信息处 理,完成水下探测与通讯任务的电子设备。 声纳并非人类的专利,海豚和鲸鱼等海洋哺 乳动物也拥有水下声纳,甚至形成了一门新 的学科:动物仿生学。 多普勒效应 多普勒效应 多普勒 奥地利物理学家 1、现象(1842年发现):当汽车或者火 车向你驶来时,感觉音调变高;当汽车 或者火车离你远去时,感觉音调变低( 音调由频率决定,频率高音调高;频率 低音调低)。 2、多普勒效应:由于波源和观察者之间 有相对运动,使观察者感到频率变化的 现象,称为多普勒效应。 多普勒效应 1、波源的频率(v):单位时间内波源振动的次数 或发出的完整波的个数。单位:赫兹,Hz。 2、接收到的频率(v):观察者在单位时间内接收 到的完整波的个数。单位:赫兹,Hz。 规定: vo表示观察者相对于媒质的运动速度。 vs表示波源相对于媒质的运动速度。 u 表示波的传播速度 几个重要概念 多普勒效应 讨论:人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗? 接收频率单位时间内观测者接收到的振动次数或完 整波数. 发射频率 接收频率 只有波源与观察者相对静止时才相 等. 多普勒效应 1、 波源不动,观察者相对介质以速度 运动 观察 者接 收的 频率 观察者向波源运动 观察者远离波源 多普勒效应 2、观察者不动,波源相对介质以速度 运动 A 观察 者接 收的 频率 波源向观察者运动 波源远离观察者 多普勒效应 3、波源与观察者同时相对介质运动 观察者向波源运动 + ,远离 . 波源向观察者运动 ,远离 + . 波源的运动情况观察者运动情况频率的关系波长长的关系 波源静止观察者静止观测 者等于波源不变 波源静止观察者向波源运动大于不变 波源静止观察者远离波源运动小于不变 波源向观察者运动观察者静止大于变短 波源远离观察者运动观察者静止小于 变长 波源向观察者运动观察者向波源运动大于分析 波源远离观察者运动观察者远离波源运动小于分析 波源向观察者运动观察者远离波源运动分析分析 波源远离观察者运动观察者向波源运动分析分析 潜艇声纳系统工作原理 光在水中穿透力有限,只能看到几十米 到十几米的物体。 电磁波在水中又衰减太快,只能传播几 十米。 只有声波在水中衰减小,低频声波可以 穿透几千米的地层。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. 潜艇声纳系统工作原理 潜艇声纳系统工作原理: 工作原理是声是由波的形式传播靠 发射声波收回传回的声波信息经过 专门的声呐处理器显示到屏幕上 声纳结构: 声纳装置一般由基阵、电子机柜和 辅助设备三部分组成。 声基阵:由若干声呐换能器以一定 规律排列而成的阵列。 整流柜:整流柜是用于将交流电变 为直流电的功率设备。 潜艇声纳系统工作原理 潜艇声纳的类型: 两种 一种是被动声纳 一种是主动声纳,主动声 纳是自己发出声波 接触到后返回的声波就能确 定目标 这种一般是舰艇使用的. 被动的是潜艇的 螺旋桨转动的时候会发出声音 这时候可以通过 这个声源找到目标 但这个搜索范围很近 ! 潜艇声纳的应用: 探测海的深度、探测鱼群的位置,便于打渔作 业、定位潜艇,探测是否有暗礁等 潜艇声纳系统工作原理 例:一驱逐舰停在海面上,它的水下超声波多 普勒声纳向一驶近的潜艇发射1.8*e4Hz的超 声波。由该潜艇发射回来的超声波与发射相 差220Hz。 设潜艇以速度v向海面移动,驱逐舰发射频率 为Vs,波速为,则潜艇接受到波的频率为: 潜艇声纳系统工作原理 潜艇把这个频率反射回去,驱逐舰接受到的 波的频率为: 潜艇反射回来的超声波的频率和发射频率的 相差为频率差: 多普勒效应其他应用 雷达波的多普勒效应-交通测速 光波的多普勒效应-多普勒超彩 电磁波的多普勒效应-卫星多普勒定 位技术 农业中的多普勒效应-植物声频发生 器 移动通讯中的多普勒应用 THANKS
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