對海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備的研究

王磊

摘要：隨著海底聲學(xué)探測技術(shù)水平逐漸提升，相應(yīng)的海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備也越來越完善，使得獲得海底信息的速度和準(zhǔn)確性都大大提高了。目前海底聲學(xué)探測技術(shù)仍然屬于常用的海底信息獲取的方式，包括了諸如多波束測深聲吶、合成孔徑聲吶、測噪聲吶等等。不過盡管我國近年來海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備得到完善和發(fā)展，但是仍然存在比較落后的一面，尤其是產(chǎn)業(yè)化水平低的問題較為突出。本文主要針對海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備作了分析和研究，提出了軍民融合、頂層設(shè)計等建議，希望對相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化軍民融合

引言

海洋世界之豐富超出了人類的想象，而基于此形成的各種各樣的探測技術(shù)和裝備越來越多，目的都是為了更好地了解海洋。海洋所包含的資源對于人類發(fā)展有著非常大的影響，而且在工程建設(shè)、軍事行動等方面也有著很大的作用。海底信息的獲得成為了探測的一個目的，先進的海底技術(shù)裝備可以確保所獲得的海底信息更為精確、全面。海底聲學(xué)探測技術(shù)涉及到了許多的內(nèi)容，而且也是當(dāng)前效率最高的一種海底探測技術(shù)。

一、多波束測深聲吶

從多波束測深聲吶的誕生和研究開始來看，它出現(xiàn)于上個世紀(jì)六十年代，最開始是美國海軍的一個軍事科研項目，但是最終的誕生其實在上個世紀(jì)七十年代。從多波束測深聲吶的性質(zhì)和特點來看，它與回聲探測儀有著非常明顯的聯(lián)系，可以說前者是后者發(fā)展而來的。利用多波束測深聲吶能夠達(dá)到獲取多個海底被測點水深數(shù)據(jù)的效果，并且被測點的數(shù)量高達(dá)上百個同時還能夠保證測量的時間和準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)之上，還能夠達(dá)到直接繪制海底地形圖和地貌圖的效果。所以多波束測深聲吶的作用和價值越來越被重視，可以說是已經(jīng)逐步地將點線探測的形式發(fā)展到了面的探測形式，最終實現(xiàn)了三維立體探測的效果。這對于海底世界的探索有著重要的意義，也大大提高了探測的效率。以探測深度來看，多波束測深聲吶，可以將其劃分為淺水型、中水型和深水型三種。通常淺水型的多波束測深聲吶指的是物理尺寸相對較小，便于安裝的一類。深水型相較于多波束測深聲吶而言，物理尺寸則相對要大許多，而且又可以將其劃分成嵌入、貼裝等類。深水型多波束測深聲吶與淺水型多波束測深聲吶相比，前者還處于研發(fā)和實驗的階段中，并沒有達(dá)到后者的那種研制甚至產(chǎn)品化水平。未來多波束測深聲吶的研究和發(fā)展重點，還在于新技術(shù)和新算法的應(yīng)用上面，目的是令多波束測深聲吶的精度和分辨率再進一步提高，而且還力求完成海底地形、地貌、水體以及底質(zhì)分類等方面功能的一體化，逐步地實現(xiàn)裝備小型并集成化發(fā)展的目標(biāo)。

二、側(cè)掃聲吶

側(cè)掃聲吶技術(shù)出現(xiàn)于上個世紀(jì)五十年代，而在六十年代才開始推行。如果以安裝位置為標(biāo)準(zhǔn)的話，側(cè)掃聲吶能夠分成船載、拖體兩種類型從船載型的側(cè)掃聲吶整體來看，它表現(xiàn)為掃幅較寬的一種特點，而且安裝于船體的兩側(cè)。但是拖體型則不一樣，主要是相較于前者它更為常見，還可以以拖體和海底之間的距離為標(biāo)準(zhǔn)，進一步劃分為拖曳型和深拖型兩種。前者主要是在作業(yè)速度方面具有明顯優(yōu)勢，而且它的拖體在海面附近。深拖型則不一樣，它其實與海底更近，航行的速度要慢很多。不過深拖型的側(cè)掃聲吶由于能夠得出分辨率更高的聲學(xué)圖像，所以它的應(yīng)用范圍仍然非常的廣泛。我國的側(cè)掃聲吶研究相較于發(fā)達(dá)國家要晚很多，在上個世紀(jì)七八十年代才有。經(jīng)過長期的研發(fā)和改善，由于側(cè)掃聲吶有了更其加完善的結(jié)構(gòu)，技術(shù)方面的成熟度大大提升。不過值得注意的是，當(dāng)前在世界范圍內(nèi)的側(cè)掃聲吶均存在或多或少的缺點。就我國目前的側(cè)掃聲吶來看，水深數(shù)據(jù)的獲取方面還存在缺陷，只對海底起伏的數(shù)據(jù)具有獲取意義。不僅如此，當(dāng)前的側(cè)掃聲吶仍然依靠聲吶基陣的尺寸變化來提高橫向分辨率，不利于實踐中的應(yīng)用和推廣。所以通過分析能夠發(fā)現(xiàn)，未來仍然需要對這兩方面加以完善和研究，以達(dá)到令測深側(cè)掃聲吶技術(shù)實現(xiàn)海底地貌和地形的獲取，并將獲取更高的分辨率圖像作為研發(fā)的目標(biāo)。

三、淺地層剖面儀

淺地層剖面儀則屬于上個世紀(jì)四十年代出現(xiàn)的，而且經(jīng)過了大約二十年才逐漸產(chǎn)品化。不過由于在那個時期，各個方面的技術(shù)水平都相對較低，所以無法令淺地層剖面儀實現(xiàn)強信號處理的效果，加之它還無法實現(xiàn)高分辨率和自動成圖的功能，所以在很多時候，只能夠利用熱敏記錄紙來進行繪圖，不僅無法保證準(zhǔn)確率，而且也無法保存較長時間，不利于實踐工作的開展。進入到上個世界九十年代之后，很多行業(yè)有了新的發(fā)展，很多領(lǐng)域的研究也越發(fā)的深入和成熟，給淺地層剖面儀的發(fā)展和完善提供了更好的方向和技術(shù)基礎(chǔ)，例如電子、聲學(xué)和計算機以及信號處理技術(shù)取得的突破成果，使得淺地層剖面儀無論是在理論研究方面，還是實踐應(yīng)用方面都出現(xiàn)了不錯的成績。聲學(xué)換能器根據(jù)安裝的位置不同，可以形成船載型和拖體型兩種淺地層剖面儀。我國在海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備的研究方面一直都處于落后的狀態(tài)之中，盡管近年來有了不錯的發(fā)展和完善，但是無法掩蓋這一事實例如我國的淺地層剖面儀其實在上個世紀(jì)七十年代才有了研究，而且那時還沒有研究出相對成熟能夠應(yīng)用的產(chǎn)品，更不用說實現(xiàn)產(chǎn)品化的目標(biāo)。不過現(xiàn)如今已經(jīng)認(rèn)識到產(chǎn)品市場化的特性和意義，也從市場檢驗的角度出發(fā)，吸收了新的技術(shù)和經(jīng)驗，力圖將我國的淺地層剖面儀發(fā)展的更好。

四、合成孔徑聲吶

合成孔徑聲吶的基礎(chǔ)是雷達(dá)成像，在上個世紀(jì)六十年代才開始出現(xiàn)，進入到九十年代之后才開始進行全面的實驗研究。不過也能夠看到合成孔徑聲吶其實從九十年代開始到現(xiàn)在都屬于一種非常熱的研究點，有利于海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備體系的完善。在未來針對合成孔徑聲吶系列產(chǎn)品的研究還會更加的深入，就我國來看，目前海底聲學(xué)探測技術(shù)裝備中研究成果比較突出的便是合成孔徑聲吶。但是也能夠看到合成孔徑聲吶研究的難度其實一直存在，例如它擁有很高的系統(tǒng)復(fù)雜性，無法保證她的穩(wěn)定，缺乏相應(yīng)的成熟度等，這些都屬于當(dāng)前需要急切解決的問題。

五、結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，令海底聲學(xué)探測技術(shù)有了更好的發(fā)展，使其可以更好地應(yīng)用在海底信息探測和獲取當(dāng)中。國產(chǎn)技術(shù)裝備盡管有所發(fā)展，但是與世界水平相比，尤其是發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平相比差距還相當(dāng)大。針對這種現(xiàn)實情況，應(yīng)當(dāng)從核心技術(shù)研發(fā)人手，借助于先進的經(jīng)驗和技術(shù)，不斷地完善我國海底聲學(xué)探測不足部分，并積極地促進產(chǎn)業(yè)化，推動海底聲學(xué)探測技術(shù)的進步和完善。

參考文獻

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