科普文：声呐的原理很简单，但是使用好却很复杂

装备第2方队 ztz-96a (96式) 主战坦克 18辆 96a坦克装备楔形模块化装甲：海军水兵方队 25×14＋2=352 潘立新 95b短突击步枪 海军白常服 青岛海军潜艇学院。巴基斯坦海军装备中国s20p潜艇之后，将会让现役的潜艇数量增加到9艘，并且全部是aip潜艇，到时巴基斯坦海军可能是亚洲第一个实现潜艇aip化的海军，从目前的资料来看，还没有看到印度为现役的潜艇升级水声系统的报道，尤其还没有配备aip系统和拖曳线列声呐，因此巴基斯坦海军潜艇在水下持续作战能力、 水声系统方面对印度海军的常规潜艇有着较大的优势。而潜艇沉入水中后,也须准确测定敌船方位和距离以利攻击.因此,在第一次世界大战期间,在海洋上,水面与水中敌对双方的斗争采用了各种手段.海军工程师们也利用声学系统作为一个重要的侦察手段.首先采用的是水听器,也称噪声测向仪,通过听测敌舰航行中所发出的噪声来发现敌舰.只要周围水域中有敌舰在航行,机器与螺旋桨推进器便发出噪声,通过水听器就能听到,能及时发现敌人.但那时的水听器很不完善,一般只能收到本身舰只的噪声,要侦听敌舰,必须减慢舰只航行速度甚至完全停车才能分辨潜艇的噪音,这样很不利于战斗行动.不久,法国科学家郎之万（1872～1946）研究成功利用超声波反射的性质来探测水下舰艇.用一个超声波发生器,向水中发出超声波后,如果遇到目标便反射回来,由接收器收到.根据接收回波的时间间隔和方位,便可测出目标的方位和距离,这就是所谓的声纳系统.人造声纳系统的发明及在侦察敌方潜水艇方面获得的突出成果,曾使人们为之惊叹不已.岂不知远在地球上出现人类之前,蝙蝠、海豚早已对“回声定位”声纳系统应用自如了.。

▲自然界中的雷达和声纳

通过发射或反射电磁波、声波、红外信号等，使敌方电子设备、声纳和红外设备失灵，如定向能、高功率微波攻击武器等。机翼后设有浮标声纳投放口，吊放声纳有两种工作状态，主动工作状态是指声纳换能器主动向水中发射声波，声波碰到潜艇后被反射回来，形成回波，由计算机测算出潜艇的距离和方位，但所发射声波也易被敌方侦测到。【一级警戒，雷达发现未知入侵者，检测到声纳电磁信号。

如此得天独厚的优势，声波自然而然成为首选的媒介。既然声响在水里可以传播很远，那么放置一个听音器静静地听着别人吼叫也能起到收集信息的作用，那么被动声纳就应用而生。我们可以打个比方，某人冲着远处连绵不绝的大山高喊“我！爱！军！武！”，一段时间后会有缥缈的回声传回来，“我～爱～军～武~”。这样，嗓子和耳朵就组成了主动声纳，如果知道声音的传播速度，手头恰好有个秒表，简单的计算就能得到此人和大山之间的距离。恭喜，这就是主动声纳技能。如果此时在大山的另一边，有人恰好只是听到了这句喊，好吧，他只是用了被动声纳的技能。

了解了大概的工作原理后，我们的问题就具体起来，如何产生声波？如何接收声波？我们不可能在水下还是用嗓子喊耳朵听，所以特殊的部件被开发出来用于这个目的，那就是水声换能器。

这种部件的主要有两种类型，用磁场或是用电场都可以让物体变形，这里我们集中介绍用电场控制物体变形和振动的原理，即逆压电效应和压电效应。

在二战后期之前的声纳系统一直不太给力，原因之一就是有正逆压电效应的材料不靠谱，而纳粹潜艇威胁巨大，迫使盟军投入大量精力去开发新材料。直到有一天，具有钙钛矿结构的钛酸钡（BaTiO3）被发现，使得声纳中的关键原件有了突破。之后参杂有铅的铅锆钛（PZT）陶瓷被发明，其性能非常优异，经过改进后的材料至今仍然被某些声纳使用。

▲用于产生超声波的的压电陶瓷阵列（PI公司，德国）

所谓的正逆压电效应就是力和电的相互转换。当有外力F作用在压电体表面时，无论是拉伸还是压缩变形，都会在施加力的两个表面产生电荷。利用这个原理，就可以制成传感器。声波传播当中遇到这个传感器会引起传感器微小的振动，这种细微的变形会产生电荷信号。结合其他电路和计算机，就可以制成听声器。

▲正压电效应示意图

如果他的重工放的离基地远，那就先干掉他基地，同时观察他有几个电场声呐和声纳，如果只有一个电场，矿车上去压兵，坦克目标指定电场，打完电场后，根据情况，若对方坦克才2-3个，坦克，你矿车压兵，顺便掩护，坦克集中点他的同一坦克，直到坦克全部牺牲为止，那么， 你的矿车有血的话就压兵，没血就采矿，这时候，你可以看看家里，估计已有2-3个矿车了，同时，你看看对方的建筑，没电。当电板距离变大时，电场减弱，感应出的正负电荷所产生的电场将大于外电场，它们在导体中和，而发不出电来，并且电板靠近时，所发出的电流强度是由电板移动的速度决定的，带动两电板移动需要克服摩擦阻力做功。教材中的回旋加速器采用电场多级加速，磁场改变带电粒子在电场中的运动方向，变直线运动为圆周运动的装置.图1为回旋加速器的结构原理图，带电粒子从二个d形盒的中心处的粒子源出发，进入电场加速，再进入磁场做半个周期的圆周运动，回到已变换方向的电场再次加速，再进入磁场做半径更大的圆周运动，如此反复，多级加速，直到带电粒子贴近d形盒盒壁时高速射出.。

▲逆压电效应示意图

（以下这段话比较难理解，老师们看到勿笑，学有余力的学霸们请努力查资料理解，不感兴趣的同学们请自行忽略）在钛酸钡或是PZT的晶体结构中，正负电荷中心位置重合，直到温度降低到某个值后正负电荷的中心不再重合就会产生偶极，这个偶极产生的现象带来了自发极化。

其中各个微晶粒的电矩取向沿极化时的外电场方向占优势。极化晶体的基本原理是声呐和声纳，在晶体z轴两端施加一适当的直流电场，在电场作用下迫使反向畴反转，使铁电畴取向一致，即达到单畴化目的。项目简介：某些电介质可自发极化，在外电场作用下自发极化能重新取向的现象称铁电效应。

言归正传，解决产生声波和接收声波的问题后，为了增强性能，声纳的单元一般都会做成阵列的形式，配合上其他的设备如移相器等等，实现对某个特定区域的扫描。大型的阵列常见的有球形或是柱状，尺寸之大以致潜艇的鱼雷发射管都要让路。军舰或是潜艇尾部由于有推进系统经常形成盲区，所以拖曳声纳远离舰尾的噪音区就应运而生。

▲光纤拖曳声呐概念图

▲布置于核潜艇的艇首的综合声纳基阵

它选用了目前较为先进的pcm仪器，按已知检测间距测出电流量，测定电流梯度的分布，描绘出整个管道的概貌，可快速、经济地找出电流信号漏失较严重的管段，并通过计算机分析评价涂层的状况，再使用pcm仪器的“a”字架检测地表电位梯度精确定位涂层破点。了解测设已知水平距离的精确方法、测设已知水平角的精确方法、角度交会法、距离交会法进行点的平面位置的测设。机翼后设有浮标声纳投放口，吊放声纳有两种工作状态，主动工作状态是指声纳换能器主动向水中发射声波，声波碰到潜艇后被反射回来，形成回波，由计算机测算出潜艇的距离和方位，但所发射声波也易被敌方侦测到。

▲法国核潜艇使用的舷侧阵

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以莫斯科为例，以往人们来莫斯科旅游会想到红场和克里姆林宫，但飞猪希望让人们感受俄罗斯“战斗的民族”气息，推出坦克试乘试射、空包弹射击体验等，以及坦克机库陈列馆参观、军营战地午餐等“杀伤力”产品。当时，射击军负责守卫京城莫斯科，相当于中国的“御林军”，射击军原本享有许多特权。百年中央大街的俄罗斯贵族风情、远东地区最大的东正教堂圣索菲亚、老道外最大的中华巴洛克建筑群…冰城最美飘雪时，带您踏雪寻访“东方莫斯科”与“东方小巴黎”——老美的哈菈宾娜。