探测海底地层中的地质仪器是什么

1. 海底石油资源是怎样探查清楚的

海洋是一个巨大的宝库，它不仅向人们提供大量的食物，还提供了宝贵的专石油资源。据属初步的估计，海底石油的蕴藏量要占到地球石油总蕴藏量的一半。而这个比例随着勘探手段的不断完善，还将不断地予以刷新。

那么这些数字是从哪里来的呢？人们是怎样知道哪里有石油矿藏的呢？何况海底石油一般并不是存在于海底的表层，有许多还埋在海底较深的地方。

海底石油勘探工作已经有了90多年的历史，然而真正有成效的则仅仅是近30年来的事。原来这是由于人们掌握和发展了一种称之为反射地震法的勘探手段。

从字面上来看，我们就可以知道，这种方法的实质是利用声波造成海底震动，然后接收回波，根据回波转换成的电信号的特点，就可以测定海底哪儿有石油或者是别的什么东西。在这种方法中使用的是反射地震仪和现代的地层剖面仪，并以它们为基础建立了高频海洋地震探测系统。地层剖面仪的分辨能力极高，达到零点几米，而且可以清晰地探知海底几百米深的地质状况。有的地层剖面仪则可以探测更深的海底地层，深达几千米。人们就是利用这些技术，才能够清楚地掌握海底的石油资源。

2. 海洋的探测方法有哪些

当我们对着山丘或高大建筑物高声喊叫时，声音会在碰到它们之后反射回来，这就叫作回声。而声音在水中传播的性能和速度，比在空气中传播的还要好，还要快。

声音在空气中的传播速度是每秒340米，而在0℃水中是1500米。此外声波在水中的衰减比在空气中小，因此，声音在水中比在空气中传播得更远。

声音在水中遇到障碍物之后，也会反射回来。这样，根据声波在水中的传播速度，只要测出声音从船上发射再反射到船上的时间，就能知道海洋的深度。

这即是利用回声来测量海深的道理。

但实际上，问题要比我们想象的复杂得多。这主要是由于声波在海水中传播的速度不是相同的，而是随海水温度、盐度和水深的变化而变化的，也就是说，海水下面存在着声速不同的水层。

如在温度为0℃的海水里，声音每小时可跑5000多千米，比在空气中的传播速度快4倍多；在30℃的海水里，它每小时可以跑5600多千米；在含盐多的水里，声音传播的速度要更快些。

此外，声音在穿过声速不同的水层时，会产生不同的折射。因而声音碰到海底或障碍物也会拐弯，也就是说，声音在水中是沿着一条看不见的声道，弯弯曲曲前进的。

在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到10多米至几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。

然而，声波在水中传播的衰减就小得多。在深海声道中爆炸一个几千克的炸弹，在20000千米外还可以收到信号。

低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。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。实际上，声呐技术也是进行水下观测和通信的一种手段。声呐也是利用了声波的回声原理来探测海水的不同界面、海洋深度以及海底地形等。

3. 浅地层剖面仪算是一种物探测试用的地震仪吗

浅地层剖面仪是利用声波探测浅底地层的剖面结构的仪器，因此不是地震仪回，地震仪是接受反答射波和折射波的等。浅地层剖面仪是在超宽频海底剖面仪基础上改进，对海洋、江河、湖泊底部地层进行剖面显示的设备，结合地质解释，可以探测到水底以下地质构造情况。该仪器在地层分辨率和地层穿透深度方面有较高的性能，并可以任意选择扫频信号组合，现场实时地设计调整工作参量，可以在航道勘测中测量河（海）底的浮泥厚度，也可以测量在海上油田钻井中的基岩深度和厚度。因而是一种在海洋地质调查，地球物理勘探和海洋工程，海洋观测、海底资源勘探开发，航道港湾工程，海底管线铺设广泛应用的仪器。

4. 海下传感器给人类带来了哪些有用的海底地层信息

这个海底地下监测系统被命名为CORKS，自1991年正式启用以来，它为人们提供了大量海底地层的信息。地球专物理学家伊尔·戴维斯说：“现在我们知道，在大洋底部以下的确流动着大量的海水。”监测表明，这些海水可以在地下穿行好几公里。令人惊讶的是，这些安放在海底的传感器还记录下了发生在海面上的运动，如潮汐等。戴维斯认为，属海平面乃至大气压力的升降会影响海底以下的状态，甚至可以导致它的形状发生改变。

5. 深水浅地层剖面探测需要采用哪些技术

浅地层剖面仪（sub-bottom profiler ）是利用声波探测浅底地层的剖面结构的仪器。
浅地层剖面仪是在超宽频海底剖面仪基础上改进，对海洋、江河、湖泊底部地层进行剖面显示的设备，结合地质解释，可以探测到水底以下地质构造情况。该仪器在地层分辨率和地层穿透深度方面有较高的性能，并可以任意选择扫频信号组合，现场实时地设计调整工作参量，也可以测量在海上油田钻井中的基岩深度和厚度。因而是一种在海洋地质调查，地球物理勘探和海洋工程，海洋观测、海底资源勘探开发，航道港湾工程，海底管线铺设广泛应用的仪器。
水下单元（湿端）、甲板单元（干端）和系统软件。
目前我们国家只有一家自主研发的公司：杭州瑞声海洋仪器有限公司，杭州瑞声海洋仪器有限公司成立于2004年11月，是中国船舶重工集团公司第七一五研究所的控股公司，专业从事研究、设计和生产与海洋、湖泊和河流的科研、调查、测量和应用开发有关的仪器设备，并为用户提供方便快捷的服务。
探测船在走航过程中，设置在船上或其拖曳体上的换能器向水下铅直发射大功率低频脉冲的声波，抵达水底时，部分反射，部分向地层深处传播，由于地层结构复杂，在不同界面上又都有部分声波被反射，这样，依这些反射界面的特性和深度不同，在船上接收到回波信号的时间和强度也不同，通过对回波信号的放大和滤波等处理后，送入记录器，就可以在移动的干式记录纸上显现不同灰度的点组成的线条，清晰地描绘出地层的剖面结构。

6. 人们探测海底岩石的方法是什么

19世纪70年代以来，已经开始将电磁波中的极长波用于探测研究海底岩回石圈的地质构造和探矿。海洋答中海天然电磁场和海水在地磁场中运动时产生的感应电磁场，都会对水下通讯和地质探制造成干扰，这又促使人们对海洋中的天然磁场和感应电磁场进行更细致深入的研究。
裂隙中充满海水的岩石和硫化矿物，都能使岩石的电导率增加两个量级以上，可以用电磁波探测到，这是一种有效的探测手段。海底岩石圈的电导率与它的物理化学性质、温度和含水量等，均有关系。根据海底附近的电磁测量，推断海底以下的上地幔岩石圈的电磁性质，可用来研究海底岩石圈的结构、热力学过程和海底岩基的运动及海底矿床的形成。

7. 有哪些种类的海洋观测仪器

逯玉佩观察和测量海洋现象的基本工具。通常指采样、测量、 观察、 分析和数据处理等设备。海洋观测仪器主要是为了满足海洋学研究的需要而设计的，有些国家以海洋学仪器命名，中国习惯上称为海洋仪器。
发展概况 早在15世纪中叶，便有人研制测量海水深度的仪器但是比较简便而又可靠的测温工具,是1874年研制出的。随后又设计出埃克曼海流计。20世纪初研制出了。1938年研制出机械式，从而可以快速观测水温随深度的变化。直到20世纪50年代以前，海洋观测主要使用机械式仪器，回声测深仪是唯一的电子式测量装置。60年代以后，海洋观测仪器在设计上大量采用新技术，逐步实现了电子化。海洋观测仪器的电子化，是从单项测量仪器开始的，以后又发展多要素的综合仪器,例如。今后,海洋观测仪器将不断改进结构,降低功耗，增加可靠性,除传感器多样化外,信号形式和仪器终端将日趋通用化,并进一步向智能化发展。
海洋观测仪器的种类 海洋观测仪器可以按照结构原理分为声学式仪器、光学式仪器、电子式仪器、机械式仪器，以及遥测遥感仪器等。还可以根据运载工具不同，划分成船用仪器、潜水器仪器、浮标仪器、岸站仪器和飞机、卫星仪器。其中船用海洋观测仪器品种最多，按其操作方式又可分为投弃式、自返式、悬挂式、拖曳式等。投弃式仪器使用时将其传感器部分投入海中，观测的数据通过导线或无线电波传递到船上，传感器用后不再回收。自返式仪器观测时沉入海中，完成测量或采样任务后卸掉压载物，借自身浮力返回海面。悬挂式仪器利用船上的绞车吊杆从船舷旁送入海中，在船只锚碇或漂流的情况下进行观测。拖曳式仪器工作时从船尾放入海中，拖曳在船后进行走航观测。
海洋观测仪器对使用者来说，通常按所测要素分类。例如测温仪器、测盐仪器、测波仪器、测流仪器、营养盐仪器、重力和磁力仪器、底质探测仪器、浮游生物与底栖生物仪器等等。将它们归纳起来可以划分成 4大类，即海洋物理性质观测仪器、海洋化学性质观测仪器、海洋生物观测仪器、海洋地质及地球物理观测仪器。
海洋物理性质观测仪器 用于观测海洋中的声、光、温度、密度、动力等现象。因为海水密度不便直接测定，通常用温度、盐度和压力值计算得到，所以盐度取代密度成为一个必测参数。观测海水温度、盐度和压力的仪器，20世纪60年代以前只能用颠倒温度表、、滴定管和机械式深温计(BT)，现在则用电子式盐温深测量仪(STD或CTD)等船只走航测温常用投弃式深温计(XBT)。空中遥感观测海水温度则用红外辐射温度计
。岸边潮汐观测使用浮子式,外海测潮采用压力式自容仪,大洋潮波的观测依靠卫星上的雷达测高仪。海浪观测仪器的品种比较繁杂，有各种形式的测波杆、压力式、光学原理的测波仪、超声波式测波仪。近年用得较多的是加速度计式测波仪。海流观测相当困难，或用仪器定点测量，或用漂流物跟踪观测。定点测流是海洋观测中常用的办法，所用仪器有转子式海流计、电磁式海流计、声学海流计等，其中最流行的是转子式仪器（见）。海洋声参数仪器主要有，用以观测声波在海水里的传播速度。海洋光参数仪器有透明度计和照度计，用以观测海水对光线的吸收和海洋自然光场的强度。
海洋化学性质观测仪器 海洋观测中所用的化学仪器，主要用来测定海水中各种溶解物的含量。60年代以前，除少数几项可在船上用滴定管和目力比色装置完成外，大部分项目要保存样品带回陆上实验室分析。60年代以后，调查船上逐渐采用船用、船用pH计、溶解氧测定仪，以及船用分光光度计和船用荧光计。近年来船用单项化学分析仪器与自动控制装置相结合，形成船用多要素的自动测定仪器。这种综合仪器还可配备电子计算机
，提高其自动化程度。船用化学分析仪器的工作原理大致分两类：一类用传感器(主要为电极)直接测定化学参数；一类通过样品显色进行光电比色测定。目前，海水中的各种营养盐靠比色仪器测定，pH值、溶解氧、氧化-还原电位等利用电极式仪器测定。
海洋生物观测仪器 海洋生物种类繁多，从微生物、浮游生物、底栖生物到游泳生物，相应有不同的观测仪器。海水中的微生物需采样后进行研究，采样工具有复背式采水器和无菌采水袋。浮游生物采样器主要有浮游生物网和浮游生物连续采集器。底栖生物采样使用海底拖网、采泥器和取样管。游泳生物采样依靠鱼网，观察鱼群使用鱼探仪（见）。海洋初级生产力的观测，除利用化学仪器测营养盐，利用光学仪器测定光场强度之外，还用荧光计测定海水中的叶绿素含量。为了观察海洋生物在海中的自然状态，需要利用水中摄象，有时还得使用。可使人们在海底停留较长时间，是观察海洋生物活动情况的良好设备。
海洋地质及地球物理观测仪器 底质取样设备是最早发展的海洋地质仪器，分表层取样设备与柱状取样设备两类。表层取样设备又称采泥器，有重力式采泥器、弹簧式采泥器和箱式采泥器，其中箱式采泥器能保持沉积物原样。底质柱状采样工具有重力取样管、振动活塞取样管、重力活塞取样管和水下浅钻，有一种靠玻璃浮子装置使柱状样品上浮的重力取样管称为自返式取样管。结合底质取样，还可进行海底照相。回声测深仪是观测水深、地貌和地层结构最常用的仪器。又称地貌仪,安装在船壳上或拖曳体上,可以观测海底地貌。利用声波在海底沉积物中的传播和反射测出地层结构。海洋地球物理仪器有重力仪(见)、磁力仪（见）和地热计等。

8. 地质仪器是做什么的

上海昌吉地质仪器有限公司主要研制和生产石油产品分析仪器、公路检测仪器、实验室仪器和地质仪器（包括工程勘探仪器）四大产品系列，目前共生产各类仪器设备200多种。

9. 用于探测暗礁的机器的名字

声纳

声波是观察和测量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一词作为名词是“声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。

在水中进行观察和测量，得天独厚的更只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。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。

声呐就是利用声波对水下目标进行探测和定位的装置，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。它是SONAR一词的“义音两顾”的译称，而SONAR是Sound Navigationand Ranging（声音导航测距）的缩写。

声呐分为主动声呐和被动声呐。主动声呐由简单的回声探测仪器演变而来，它主动地发射超声波，然后收测回波进行计算，适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇；而被动声呐则由简单的水听器演变而来，它收听目标发出的噪声，判断出目标的位置和某些特性，特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。

换能器是声呐中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途：一是在水下发射声波，称为“发射换能器”，相当于空气中的扬声器；二是在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的传声器（俗称“麦克风”或“话筒”）。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波，专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。

和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。

“冰海沉船”事件促使了回声探测仪的诞生。1912年4月14日，英国豪华大客轮“泰坦尼克号”在赴美首航途中的北大西洋与冰山相撞而沉没，这一有史以来最大的海难事故引起了很大的震动，促使科学家研究对冰山的探测定位。英国科学家L。F。里查孙在船沉没后5天和一个月以后连续报了两项专利，利用声波在空气中和水中探测障碍物，提出要使用有指向性的发射换能器，但它没有继续做工作实现他的专利。1913年，美国科学家R·A·费森登（R·A·Fessenden）申报了水下探测的多项专利并用自己设计的动圈式换能器制造了第一台回声探测仪。1914年4月他用这台设备（发出的500－1000Hz的声波成功地探测到2海里门(3．7公里）之外的冰山。

紧接着，1914年第一次世界大战爆发，战争极大地推动了水声定位定向兵器的发展。第一次世界大战期间，德国潜艇大肆活动，展开了“无限潜艇战”，一时横行无敌，对协约国和其他国家的海上运输造成了很大的威胁，几乎中断了横跨大西洋的运输。协约国和其他国家十分恼火，相继发展水声设备，对水下的潜艇进行探测，当时不少著名的科学家都参加了这一工作。一位年轻的俄国电机工程师C。希洛夫斯基很早就在冰海沉船影响下开始了水声探测设备的研制，第一次世界大战开始后，他在瑞士山中养病，感到多反潜战的重要性之后，把自己的研究转为使用高频声波对潜艇进行；回声探测的设想。他的建议在1915年2月得到法国政府的采纳，事并把它交给法国著名物理学家朗之万（Langevin）教授负责实施。朗之万和希洛夫斯基决定使用高频率的超声，他们采用云母静电换能器，在两个电极中安放云母片，加上交变电压后就可以发射声波，以碳粒传声器做接收换能器，用这样简陋的设备在1915年底和1916年初在赛纳河的两岸间作传播试验获得成功，实现了两公里的单向传播，收到了海底的反射信号和200m外一块钢板的反射信号。他们成功的消息传到英国，英国也成立了一个小组研制回声探测仪。

为增大探测距离，就要提高发射的强度和接受的灵敏度，他们利用1880～1881年间发现的压电效应来产生和接收超声波，只不过这压电效应还很微弱。恰巧，当时在电子学领域发明了大功率电子管高频放大器，这正好用来放大压电效应。剩下的问题就是寻找具有压电效应的石英单晶。

1917年11月，朗之万终于说服一位眼镜商献出他珍藏多年直径约10英寸的石英单晶展品，从中切出晶片，做成石英压电接收换能器，配以云母静电发射换能器，完成了6km的单程信号收发，后来又利用石英替代云母完成了8km的单程信号传播，而且第一次搜寻到了1500m处潜艇的回波。

英国人知道了朗之万的成功之后，到处搜寻大块的水晶，英国地质博物馆的水晶展品被搜罗一空后，又来求法国的水晶眼镜商人，他们从仓库里找到大量水晶块，制造出回声探测器。美国科学家听了英法代表团介绍朗之万的成功后，也加强了这方面的研究工作。

在这段时间里，人们还研制了被动声呐，通过收听敌舰的噪声来测定它的方位。最早的被动收听声呐只有两个接收器，通过带在人头上的听诊器收听。为准确地确定距离，后来发展成每侧多个水听器的有空间分布的线阵，靠旋转线阵，用耳朵判断敌舰的方位。

可惜直到第一次世界大战结束，他们也没有做出进一步的成果。超声回声探测成功太晚，没有能在第一次世界大战中显示巨大威力。但是，朗之万和它的同事们的杰出成就，开创了超声检测的应用技术。

第一次世界大战以后的年代里，主动声呐和被动声呐都得到进一步的发展。英美以发展主动式声呐为主，使用了较高的频率，使之与本舰的噪声频段相差较远，能不受本舰噪声干扰，如朗之万的声呐频率是38kHz，后继的声呐频率也大多在10kHz～30kHz，而且由于频率较高，可以形成很强的指向性。而此时德国是战败国，根据凡尔赛和约的规定，不得建潜艇，并只能有吨位小的军舰，他们的注意力则集中在发展被动收听系统。德国的欧根王子号巡洋舰上装有每侧60个水听器的共形阵，设计精良，对以后的被动声呐发展影响很大。到1923年时，在法国物理学会50周年纪念展览会上展出了朗之万和希洛夫斯基共同研制的回声探测仪，在当时总共约有3000多条战舰装有不同型号的水声设备。1937年出现了温度深度计，能很快地测量和计算海水中声速随深度的变化，从而掌握声音传播的条件，为声呐的进一步发展打下了基础。

第二次世界大战及战后年代作为水声兵器的声呐得到了较全面的发展。这时期，声呐作用的距离不断增加，对目标的分辨能力不断提高，出现了各种类型的声呐，大到核潜艇上的巨型声呐，鱼雷头上的制导声呐。二次大战中为了使用声呐，美国集中力量深入地研究了声速分布对声传播的影响，美国和苏联各自独立地发现了由于水文分布而产生的。大洋声道”，声波在这里不会碰撞海面和海底，而可以传播很远的距离。在二次大战期间，交战各方共损失一千多艘潜艇，其中大部分是被声呐发现的。二战后，美、苏两霸进行军备竞赛，水声兵器是重要内容之一。随着信息论和数字处理技术的迅速发展，核潜艇和核导弹的出现，使原来近距离监测潜艇的战术性声探测，发展为在大洋中远距离监测核潜艇的战略性声探测。为了增大探测距离，声呐降低了使用频率以减少海洋的吸现收；而为保持较强的方向性，水听器的数量就要增加，并按一定的空间分布安装起来，成为声呐基阵；为减小自身螺旋桨噪声的干扰，常把声呐安装在舰首的底部，但这样舰尾方向就成了声呐搜索不到的盲区，为此，又发展成用拖缆将声呐拖在舰尾的海水中，并可调整其深度，叫可变深声呐，这样又能使声呐不受海面恶劣情况的影响；另外，换能器阵的长度要增大，但船的长度又有限，于是在船后拖一条长长的电缆，装上数百个换能器，构成几百米长的拖曳线列阵，放在一千米深的深水层里，可探测很远的距离；为了迅速、大面积地搜索某海区的潜艇，还发展了用直升飞机投放声呐浮标的方法，如图3－8。反潜飞机能携带八十多个声呐浮标，浮标布放海面后，由计算机控制，能同时监视三十多个声呐浮标，迅速对海区实行大面积搜索。

苏联解体，两强对峙的局面消失后，声呐逐步转向浅海探测和海洋开发应用的研究。发展了能观察200～300公里范围海洋现象的海洋声层析术，把大洋当作人体进行透视、层析。最近又发展了大洋气候声学测温，测量大洋声道的声速，根据声速与海水温度的关系，算出大洋声道上的温度，得到由于二氧化碳的温室效应产生的温升资料，去解决人类环境保护的重大问题。

现在的声呐有了飞跃的发展。现代声呐的作用距离增加了几百倍，定向精度可以达到几分之一度，包括电子计算机和很复杂的大规模集成电路。现代核潜艇声呐站的换能器，直径达到几米，重量达十吨，用电相当于一个小城市的用电量。现在除了舰载声呐以外，在港口、重要海峡和主要航道处，都固定地布设有庞大的声呐换能器基阵，对潜艇来说，这是由声呐织成的天罗地网。

此外，反探测技术也发展很快。如干扰声呐工作的噪声堵塞技术，降低回波反射的隐身技术，以及干扰声呐员判断的假目标等等。这些在现代军事术语中叫做电子对抗。

有趣的是，声呐并非人类的专利，不少动物都有它们自己的“声呐”。蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波，借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0．1mm粗细的金属丝障碍物。而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”，能清晰地听到40m以外的蝙蝠超声，因而往往得以逃避攻击。然而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声，从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。看来，动物也和人类一样进行着“声呐战”！海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”，它们能产生一种十分确定的讯号探寻食物和相互通迅。

海豚声呐的灵敏度很高，能发现几米以外直径0．2mm的金属丝和直径1mm的尼龙绳，能区别开只相差200μs时间的两个信号，能发现几百米外的鱼群，能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿；海豚声呐的“目标识别”能力很强，不但能识别不同的鱼类，区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料，还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波；海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的，如果有噪声干扰，它会提高叫声的强度盖过噪声，以使自己的判断不受影响；而且，海豚声呐还具有感情表达能力，已经证实海豚是一种有“语言”的动物，它们的“交谈”正是通过其声呐系统。尤其是仅存于世的四种淡水豚中最珍贵的一种－我国长江中下游的白鳍豚，它的声呐系统“分工”明确，有为定位用的，有为通讯用的，有为报警用的，并有通过调频来调制位相的特殊功能。

多种鲸类都用声来探测和通信，它们使用的频率比海豚的低得多，作用距离也远得多。其他海洋哺乳动物，如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号，进行探测。

终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物是不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击的，它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。解开这些动物声呐的谜，一直是现代声呐技术的重要研究课题。

和许多科学技术的发展一样，社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。

“冰海沉船”事件促使了回声探测仪的诞生。1912年4月14日，英国豪华大客轮“泰坦尼克号”在赴美首航途中的北大西洋与冰山相撞而沉没，这一有史以来最大的海难事故引起了很大的震动，促使科学家研究对冰山的探测定位。英国科学家L。F。里查孙在船沉没后5天和一个月以后连续报了两项专利，利用声波在空气中和水中探测障碍物，提出要使用有指向性的发射换能器，但它没有继续做工作实现他的专利。1913年，美国科学家R·A·费森登（R·A·Fessenden）申报了水下探测的多项专利并用自己设计的动圈式换能器制造了第一台回声探测仪。1914年4月他用这台设备（发出的500－1000HZ的声波成功地探测到2海里门(3．7公里）之外的冰山。

紧接着，1914年第一次世界大战爆发，战争极大地推动了水声定位定向兵器的发展。第一次世界大战期间，德国潜艇大肆活动，展开了“无限潜艇战”，一时横行无敌，对协约国和其他国家的海上运输造成了很大的威胁，几乎中断了横跨大西洋的运输。协约国和其他国家十分恼火，相继发展水声设备，对水下的潜艇进行探测，当时不少著名的科学家都参加了这一工作。一位年轻的俄国电机工程师C。希洛夫斯基很早就在冰海沉船影响下开始了水声探测设备的研制，第一次世界大战开始后，他在瑞士山中养病，感到多反潜战的重要性之后，把自己的研究转为使用高频声波对潜艇进行；回声探测的设想。他的建议在1915年2月得到法国政府的采纳，事并把它交给法国著名物理学家朗之万（Langevin）教授负责实施。朗之万和希洛夫斯基决定使用高频率的超声，他们采用云母静电换能器，在两个电极中安放云母片，加上交变电压后就可以发射声波，以碳粒传声器做接收换能器，用这样简陋的设备在1915年底和1916年初在赛纳河的两岸间作传播试验获得成功，实现了两公里的单向传播，收到了海底的反射信号和200m外一块钢板的反射信号。他们成功的消息传到英国，英国也成立了一个小组研制回声探测仪。

为增大探测距离，就要提高发射的强度和接受的灵敏度，他们利用1880～1881年间发现的压电效应来产生和接收超声波，只不过这压电效应还很微弱。恰巧，当时在电子学领域发明了大功率电子管高频放大器，这正好用来放大压电效应。剩下的问题就是寻找具有压电效应的石英单晶。

1917年11月，朗之万终于说服一位眼镜商献出他珍藏多年直径约10英寸的石英单晶展品，从中切出晶片，做成石英压电接收换能器，配以云母静电发射换能器，完成了6km的单程信号收发，后来又利用石英替代云母完成了8km的单程信号传播，而且第一次搜寻到了1500m处潜艇的回波。

英国人知道了朗之万的成功之后，到处搜寻大块的水晶，英国地质博物馆的水晶展品被搜罗一空后，又来求法国的水晶眼镜商人，他们从仓库里找到大量水晶块，制造出回声探测器。美国科学家听了英法代表团介绍朗之万的成功后，也加强了这方面的研究工作。

在这段时间里，人们还研制了被动声呐，通过收听敌舰的噪声来测定它的方位。最早的被动收听声呐只有两个接收器，通过带在人头上的听诊器收听。为准确地确定距离，后来发展成每侧多个水听器的有空间分布的线阵，靠旋转线阵，用耳朵判断敌舰的方位。

可惜直到第一次世界大战结束，他们也没有做出进一步的成果。超声回声探测成功太晚，没有能在第一次世界大战中显示巨大威力。但是，朗之万和它的同事们的杰出成就，开创了超声检测的应用技术。

第一次世界大战以后的年代里，主动声呐和被动声呐都得到进一步的发展。英美以发展主动式声呐为主，使用了较高的频率，使之与本舰的噪声频段相差较远，能不受本舰噪声干扰，如朗之万的声呐频率是38kHZ，后继的声呐频率也大多在10～30kHZ，而且由于频率较高，可以形成很强的指向性。而此时德国是战败国，根据凡尔赛和约的规定，不得建潜艇，并只能有吨位小的军舰，他们的注意力则集中在发展被动收听系统。德国的欧根王子号巡洋舰上装有每侧60个水听器的共形阵，设计精良，对以后的被动声呐发展影响很大。到1923年时，在法国物理学会50周年纪念展览会上展出了朗之万和希洛夫斯基共同研制的回声探测仪，在当时总共约有3000多条战舰装有不同型号的水声设备。1937年出现了温度深度计，能很快地测量和计算海水中声速随深度的变化，从而掌握声音传播的条件，为声呐的进一步发展打下了基础。

第二次世界大战及战后年代作为水声兵器的声呐得到了较全面的发展。这时期，声呐作用的距离不断增加，对目标的分辨能力不断提高，出现了各种类型的声呐，大到核潜艇上的巨型声呐，鱼雷头上的制导声呐。二次大战中为了使用声呐，美国集中力量深入地研究了声速分布对声传播的影响，美国和苏联各自独立地发现了由于水文分布而产生的。大洋声道”，声波在这里不会碰撞海面和海底，而可以传播很远的距离。在二次大战期间，交战各方共损失一千多艘潜艇，其中大部分是被声呐发现的。二战后，美、苏两霸进行军备竞赛，水声兵器是重要内容之一。随着信息论和数字处理技术的迅速发展，核潜艇和核导弹的出现，使原来近距离监测潜艇的战术性声探测，发展为在大洋中远距离监测核潜艇的战略性声探测。为了增大探测距离，声呐降低了使用频率以减少海洋的吸现收；而为保持较强的方向性，水听器的数量就要增加，并按一定的空间分布安装起来，成为声呐基阵；为减小自身螺旋桨噪声的干扰，常把声呐安装在舰首的底部，但这样舰尾方向就成了声呐搜索不到的盲区，为此，又发展成用拖缆将声呐拖在舰尾的海水中，并可调整其深度，叫可变深声呐，这样又能使声呐不受海面恶劣情况的影响；另外，换能器阵的长度要增大，但船的长度又有限，于是在船后拖一条长长的电缆，装上数百个换能器，构成几百米长的拖曳线列阵，放在一千米深的深水层里，可探测很远的距离；为了迅速、大面积地搜索某海区的潜艇，还发展了用直升飞机投放声呐浮标的方法，如图3－8。反潜飞机能携带八十多个声呐浮标，浮标布放海面后，由计算机控制，能同时监视三十多个声呐浮标，迅速对海区实行大面积搜索。

苏联解体，两强对峙的局面消失后，声呐逐步转向浅海探测和海洋开发应用的研究。发展了能观察200～300公里范围海洋现象的海洋声层析术，把大洋当作人体进行透视、层析。最近又发展了大洋气候声学测温，测量大洋声道的声速，根据声速与海水温度的关系，算出大洋声道上的温度，得到由于二氧化碳的温室效应产生的温升资料，去解决人类环境保护的重大问题。

现在的声呐有了飞跃的发展。现代声呐的作用距离增加了几百倍，定向精度可以达到几分之一度，包括电子计算机和很复杂的大规模集成电路。现代核潜艇声呐站的换能器，直径达到几米，重量达十吨，用电相当于一个小城市的用电量。现在除了舰载声呐以外，在港口、重要海峡和主要航道处，都固定地布设有庞大的声呐换能器基阵，对潜艇来说，这是由声呐织成的天罗地网。

此外，反探测技术也发展很快。如干扰声呐工作的噪声堵塞技术，降低回波反射的隐身技术，以及干扰声呐员判断的假目标等等。这些在现代军事术语中叫做电子对抗。

有趣的是，声呐并非人类的专利，不少动物都有它们自己的“声呐”。蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波，借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0．1mm粗细的金属丝障碍物。而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”，能清晰地听到40m以外的蝙蝠超声，因而往往得以逃避攻击。然而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声，从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。看来，动物也和人类一样进行着“声呐战”！海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”，它们能产生一种十分确定的讯号探寻食物和相互通迅。

海豚声呐的灵敏度很高，能发现几米以外直径0．2mm的金属丝和直径lmm的尼龙绳，能区别开只相差200卜s时间的两个信号，能发现几百米外的鱼群，能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿；海豚声呐的“目标识别”能力很强，不但能识别不同的鱼类，区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料，还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波；海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的，如果有噪声干扰，它会提高叫声的强度盖过噪声，以使自己的判断不受影响；而且，海豚声呐还具有感情表达能力，已经证实海豚是一种有“语言”的动物，它们的“交谈”正是通过其声呐系统。尤其是仅存于世的四种淡水豚中最珍贵的一种－我国长江中下游的白鳍豚，它的声呐系统“分工”明确，有为定位用的，有为通讯用的，有为报警用的，并有通过调频来调制位相的特殊功能。

多种鲸类都用声来探测和通信，它们使用的频率比海豚的低得多，作用距离也远得多。其他海洋哺乳动物，如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号，进行探测。

终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物是不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击的，它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。解开这些动物声呐的谜，一直是现代声呐技术的重要研究课题。

10. 可以探测海底礁石位置的仪器叫什么

声纳.利用超声波来探测.