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潜艇声纳系统工作原理

归档日期:07-14       文本归类:导航声纳      文章编辑:爱尚语录

  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 几个重要概念 ? ? ? 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 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? s 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 vo 运动 观察 者接 收的 频率 u ? vo ? ? ? 观察者向波源运动 u u ? vo ? ? ? 观察者远离波源 u 多普勒效应 2、观察者不动,波源相对介质以速度 vo 运动 ? ? s s vsT ? T? u A ?b u ? ? ? u ? vs u u 1 u ? u ? ? ? ? T ? ? vsT u ? vs 波源向观察者运动 T ? ? ? v sT ?b 观察 者接 收的 频率 u ? ? ? u ? vs 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 ( vs , v o ) u ? vo ? ? ? u ? vs vo 观察者向波源运动 + ,远离 . vs 波源向观察者运动 ,远离 + . 波源的运动情况 波源静止 波源静止 波源静止 波源向观察者运动 波源远离观察者运动 波源向观察者运动 波源远离观察者运动 波源向观察者运动 观察者运动情况 观察者静止 观察者向波源运动 观察者远离波源运动 观察者静止 观察者静止 观察者向波源运动 观察者远离波源运动 观察者远离波源运动 频率的关系 观测者等于波源 大于 小于 大于 小于 大于 小于 分析 波长的关系 不变 不变 不变 变短 变长 分析 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

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