对海底声学探测技术装备的研究

【摘要】：随着海底声学探测技术水平逐渐提升，相应的海底声学探测技术装备也越来越完善，使得获得海底信息的速度和准确性都大大提高了。目前海底声学探测技术仍然属于常用的海底信息获取的方式，包括了诸如多波束测深声呐、合成孔径声呐、测噪声呐等等。不过尽管我国近年来海底声学探测技术装备得到完善和发展，但是仍然存在比较落后的一面，尤其是产业化水平低的问题较为突出。本文主要针对海底声学探测技术装备作了分析和研究，提出了军民融合、顶层设计等建议，希望对相关研究人员提供参考。

【关键词】：海底声学探测 技术装备 产业化 军民融合

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引言

: X$ D+ Z: X! z+ Y$ V海洋世界之丰富超出了人类的想象，而基于此形成的各种各样的探测技术和装备越来越多，目的都是为了更好地了解海洋。海洋所包含的资源对于人类发展有着非常大的影响，而且在工程建设、军事行动等方面也有着很大的作用。海底信息的获得成为了探测的一个目的，先进的海底技术装备可以确保所获得的海底信息更为精确、全面。海底声学探测技术涉及到了许多的内容，而且也是当前效率最高的一种海底探测技术。


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多波束测深声呐

从多波束测深声呐的诞生和研究开始来看，它出现于上个世纪六十年代，最开始是美国海军的一个军事科研项目，但是最终的诞生其实在上个世纪七十年代。从多波束测深声呐的性质和特点来看，它与回声探测仪有着非常明显的联系，可以说前者是后者发展而来的。利用多波束测深声呐能够达到获取多个海底被测点水深数据的效果，并且被测点的数量高达上百个，同时还能够保证测量的时间和准确性。在此基础之上，还能够达到直接绘制海底地形图和地貌图的效果。所以多波束测深声呐的作用和价值越来越被重视，可以说是已经逐步地将点线探测的形式发展到了面的探测形式，最终实现了三维立体探测的效果。这对于海底世界的探索有着重要的意义，也大大提高了探测的效率。以探测深度来看，多波束测深声呐，可以将其划分为浅水型、中水型和深水型三种。通常浅水型的多波束测深声呐指的是物理尺寸相对较小，便于安装的一类。深水型相较于多波束测深声呐而言，物理尺寸则相对要大许多，而且又可以将其划分成嵌入、贴装等类。深水型多波束测深声呐与浅水型多波束测深声呐相比，前者还处于研发和实验的阶段中，并没有达到后者的那种研制甚至产品化水平。未来多波束测深声呐的研究和发展重点，还在于新技术和新算法的应用上面，目的是令多波束测深声呐的精度和分辨率再进一步提高，而且还力求完成海底地形、地貌、水体以及底质分类等方面功能的一体化，逐步地实现装备小型并集成化发展的目标。

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多波束测深声呐

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侧扫声呐技术出现于上个世纪五十年代，而在六十年代才开始推行。如果以安装位置为标准的话，侧扫声呐能够分成船载、拖体两种类型。从船载型的侧扫声呐整体来看，它表现为扫幅较宽的一种特点，而且安装于船体的两侧。但是拖体型则不一样，主要是相较于前者它更为常见，还可以以拖体和海底之间的距离为标准，进一步划分为拖曳型和深拖型两种。前者主要是在作业速度方面具有明显优势，而且它的拖体在海面附近。深拖型则不一样，它其实与海底更近，航行的速度要慢很多。不过深拖型的侧扫声呐由于能够得出分辨率更高的声学图像，所以它的应用范围仍然非常的广泛。我国的侧扫声呐研究相较于发达国家要晚很多，在上个世纪七八十年代才有。经过长期的研发和改善，由于侧扫声呐有了更其加完善的结构，技术方面的成熟度大大提升。不过值得注意的是，当前在世界范围内的侧扫声呐均存在或多或少的缺点。就我国目前的侧扫声呐来看，水深数据的获取方面还存在缺陷，只对海底起伏的数据具有获取意义。不仅如此，当前的侧扫声呐仍然依靠声呐基阵的尺寸变化来提高横向分辨率，不利于实践中的应用和推广。所以通过分析能够发现，未来仍然需要对这两方面加以完善和研究，以达到令测深侧扫声呐技术实现海底地貌和地形的获取，并将获取更高的分辨率图像作为研发的目标。

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浅地层剖面仪

浅地层剖面仪则属于上个世纪四十年代出现的，而且经过了大约二十年才逐渐产品化。不过由于在那个时期，各个方面的技术水平都相对较低，所以无法令浅地层剖面仪实现强信号处理的效果，加之它还无法实现高分辨率和自动成图的功能，所以在很多时候，只能够利用热敏记录纸来进行绘图，不仅无法保证准确率，而且也无法保存较长时间，不利于实践工作的开展。进入到上个世界九十年代之后，很多行业有了新的发展，很多领域的研究也越发的深入和成熟，给浅地层剖面仪的发展和完善提供了更好的方向和技术基础，例如电子、声学和计算机以及信号处理技术取得的突破成果，使得浅地层剖面仪无论是在理论研究方面，还是实践应用方面都出现了不错的成绩。声学换能器根据安装的位置不同，可以形成船载型和拖体型两种浅地层剖面仪。我国在海底声学探测技术装备的研究方面一直都处于落后的状态之中，尽管近年来有了不错的发展和完善，但是无法掩盖这一事实。例如我国的浅地层剖面仪其实在上个世纪七十年代才有了研究，而且那时还没有研究出相对成熟能够应用的产品，更不用说实现产品化的目标。不过现如今已经认识到产品市场化的特性和意义，也从市场检验的角度出发，吸收了新的技术和经验，力图将我国的浅地层剖面仪发展的更好。
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合成孔径声呐

合成孔径声呐的基础是雷达成像，在上个世纪六十年代才开始出现，进入到九十年代之后才开始进行全面的实验研究。不过也能够看到合成孔径声呐其实从九十年代开始到现在都属于一种非常热的研究点，有利于海底声学探测技术装备体系的完善。在未来针对合成孔径声呐系列产品的研究还会更加的深入，就我国来看，目前海底声学探测技术装备中研究成果比较突出的便是合成孔径声呐。但是也能够看到合成孔径声呐研究的难度其实一直存在，例如它拥有很高的系统复杂性，无法保证她的稳定，缺乏相应的成熟度等，这些都属于当前需要急切解决的问题。

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结束语

$ F9 _6 r5 c1 M4 X科学技术的发展和进步，令海底声学探测技术有了更好的发展，使其可以更好地应用在海底信息探测和获取当中。国产技术装备尽管有所发展，但是与世界水平相比，尤其是发达国家的技术水平相比差距还相当大。针对这种现实情况，应当从核心技术研发入手，借助于先进的经验和技术，不断地完善我国海底声学探测不足部分，并积极地促进产业化，推动海底声学探测技术的进步和完善。