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声纳工作原理-声纳工作原理

废话少说,听不见你听不见,那咱们就聊聊声纳到底是个啥玩意儿。 大量人第一反应肯定是“声波”之类的词,实际上严哥哥早就把这个难题给捅破了天。声纳这东西叫主动声呐,核心逻辑就一条:你往水里丢个“声信号”,水就是个大海绵,它能不能把你的东西给“接住”,彻底看这东西多不透明。
要么说,它到底有没有把声信号给“吃”进去。 咱们不整那些虚头巴脑的术语堆砌。就说这声速,水大约是每秒 1500 米,相比之下空气只有一点点。
故此你把声信号往水里一扔,它跑得飞快,大约一秒钟就跑了 1500 米。但等你把耳朵凑那会儿,水声却跟苍蝇嗡嗡一样,慢得像蜗牛在爬。
这就好比你在沙漠里撒了一把盐,盐粒散得快,但落在你嘴里,味道却慢悠悠地渗出来。 那水到底是如何把那股信号给“吃”进去的?实际上是个物理过程。当声信号以几十米就连上百米的时速钻进海水里,它会跟海水里的各种物质形成碰撞。有的物质特别“吸”能,就乖乖地跟声信号抱成一团,一起被吸收掉;有的物质就忒“不透明”了,像水泥墙似的,把声信号挡在外面,让它根本碰不到你。 这就好比你在家里生个小灶,你往墙缝里钻个洞插根管子,热水往里灌进去,你看这水管,有的地方瞬间就堵死了,水过不去;有的地方通得比你的指缝还大,热水全顺着你那根管子流出去了。结局就是你发现,你插的那根管子,有的地方堵得水泄不通,有的地方却像沙漏一样,水跑得飞快。 水里的碰撞,实际上是个概率游戏。声信号一旦冲入海水,它在推进子的驱动下,会跟海水里的每一个颗粒疯狂地推搡。
要是某个颗粒的规格恰好跟声信号大小一致,它们就能牢牢地抱在一起,让声信号跟着它走,进入“吸收态”。
这时候,声信号的强度就会越来越弱,穿透力也越来越差。
反之,要是某个颗粒大要么小得离谱,跟声信号根本搭不上边,声信号就会像穿堂风一样,撞那会儿就原路回,要么被后面的东西给“接住”了。 这就引出了声纳最辣毒的一个词:衰减。 想象一下你在海里撒网,网眼大小刚好能拦住鱼群。
这时候你撒的网密度最大,鱼顶多,路障顶多,进出都难,故此你的声信号挺快就被耗尽了,传得挺远挺远的地方都听不见了。
这就叫“高衰减”。
要是你的网眼大到只能拦住大鱼,网就稀薄了。
这时候你撒的网密度小,鱼少,路障少,鱼一过网就飞了,声信号也就传得挺远,但你只能听到远处不清楚的“沙沙”声。 到了最绝地狱,你的网眼小得像针尖。
这时候你撒的网密如罗网,鱼都进去难,你连网都撒不好,鱼肯定是嗖地一下就飞出去了。
这时候你撒的网密度极高,鱼都逃不掉,结局你的声信号在还没到达远处之前,就被你那一堆“鱼”给耗干了。
这时候你别说鱼了,连你自己都听不见自己发的那个信号。 故此,声纳要想工作,核心就是管住那个“网”的密度。网忒密,鱼都逃不掉,信号传不远;网忒疏,鱼都飞得飞快,信号传不远。
只有找到那个平衡点,鱼既能进去,也能在合适的密度下把信号给“接住”,声音才能传得远。 再详细说说那“接住”的过程。当声信号被那些“吸”能颗粒抱住后,它实际上已经被“吃”掉了一局部能量。
这时候,那些被“吃”掉的颗粒,它们的体积实际上比原本的水分子略微大了一点点。
这就好比你在雨里打伞,雨滴打在你伞面上,伞膜会鼓起来,雨滴本身也就变小了。声信号被粒子抱住,它就变大了,体积也变大了。但这变大了不代表它更强了,反而代表它变弱了。出于能量跟体积相关,体积越大,能量就越小。 这就解释了为啥声纳探测距离如此短。出于海水里的颗粒忒杂了,有些比你想象的还大,有的比你想象的还小。当声信号撞上这种大小不一的颗粒,大多数的颗粒都跟声信号不一样,抢走了声信号的能量。便,声信号的强度就越来越弱,直到在挺远的地方,连最弱的颗粒都抓不住它了。
这时候,剩下的声信号就忒微弱了,连你那破耳朵都给“忽悠”那会儿了。 要是你把声纳当成一个雷达,把海水当成一个雷达罩。雷达罩里装满了各种金属球和塑料球,有的球体跟雷达头一样大,有的小得跟个灰尘似的。你往雷达罩里扔个波,波撞上去,好多球都跟它抱成一团,走了;好多人小,波一撞,它们就飞了。剩下的大球,波就传不远了。出于那些大球都跟波抱在了一起,吸收掉了波的能量。 故此,声纳的工作原理实际上就挺好办,就是利用声信号与海水介质进行相互功能,通过管住声信号的衰减程度,来判断水下目标的存有和距离。
要是信号传不远,说明目标被“吃”进去了,要么目标忒多把信号给堵死了;要是信号传得远,说明目标极少,要么目标忒小没抓住信号。 这就好比你在海里撒网,网眼大小刚好能拦住鱼群。
这时候你撒的网密度最大,鱼顶多,路障顶多,进出都难,故此你的声信号挺快就被耗尽了,传得挺远挺远的地方都听不见了。
这就叫“高衰减”。
要是你的网眼大到只能拦住大鱼,网就稀薄了。
这时候你撒的网密度小,鱼少,路障少,鱼一过网就飞了,声信号也就传得挺远,但你只能听到远处不清楚的“沙沙”声。 到了最绝地狱,你的网眼小得像针尖。
这时候你撒的网密如罗网,鱼都进去难,你连网都撒不好,鱼肯定是嗖地一下就飞出去了。
这时候你撒的网密度极高,鱼都逃不掉,结局你的声信号在还没到达远处之前,就被你那一堆“鱼”给耗干了。
这时候你别说鱼了,连你自己都听不见自己发的那个信号。 故此,声纳要想工作,核心就是管住那个“网”的密度。网忒密,鱼都逃不掉,信号传不远;网忒疏,鱼都飞得飞快,信号传不远。
只有找到那个平衡点,鱼既能进去,也能在合适的密度下把信号给“接住”,声音才能传得远。 这就解释了为啥声纳探测距离如此短。出于海水里的颗粒忒杂了,有些比你想象的还大,有的比你想象的还小。当声信号撞上这种大小不一的颗粒,大多数的颗粒都跟声信号不一样,抢走了声信号的能量。便,声信号的强度就越来越弱,直到在挺远的地方,连最弱的颗粒都抓不住它了。
这时候,剩下的声信号就忒微弱了,连你那破耳朵都给“忽悠”那会儿了。 要是你把声纳当成一个雷达,把海水当成一个雷达罩。雷达罩里装满了各种金属球和塑料球,有的球体跟雷达头一样大,有的小得跟个灰尘似的。你往雷达罩里扔个波,波撞上去,好多球都跟它抱成一团,走了;好多人小,波一撞,它们就飞了。剩下的大球,波就传不远了。出于那些大球都跟波抱在了一起,吸收掉了波的能量。 故此,声纳的工作原理实际上就挺好办,就是利用声信号与海水介质进行相互功能,通过管住声信号的衰减程度,来判断水下目标的存有和距离。
要是信号传不远,说明目标被“吃”进去了,要么目标忒多把信号给堵死了;要是信号传得远,说明目标极少,要么目标忒小没抓住信号。 这就好比你在海里撒网,网眼大小刚好能拦住鱼群。
这时候你撒的网密度最大,鱼顶多,路障顶多,进出都难,故此你的声信号挺快就被耗尽了,传得挺远挺远的地方都听不见了。
这就叫“高衰减”。
要是你的网眼大到只能拦住大鱼,网就稀薄了。
这时候你撒的网密度小,鱼少,路障少,鱼一过网就飞了,声信号也就传得挺远,但你只能听到远处不清楚的“沙沙”声。 到了最绝地狱,你的网眼小得像针尖。
这时候你撒的网密如罗网,鱼都进去难,你连网都撒不好,鱼肯定是嗖地一下就飞出去了。
这时候你撒的网密度极高,鱼都逃不掉,结局你的声信号在还没到达远处之前,就被你那一堆“鱼”给耗干了。
这时候你别说鱼了,连你自己都听不见自己发的那个信号。 故此,声纳要想工作,核心就是管住那个“网”的密度。网忒密,鱼都逃不掉,信号传不远;网忒疏,鱼都飞得飞快,信号传不远。
只有找到那个平衡点,鱼既能进去,也能在合适的密度下把信号给“接住”,声音才能传得远。
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