聲吶和雷達在原理層面相同嗎?

liu_5684659

這個問題落入了我的專業領域。聲吶和雷達的原理層面不一樣,聲吶使用的是聲波,聲波屬於機械波,傳播中必須依賴載體,例如空氣和水。雷達使用的是電磁波,它可以在自由空間傳播,例如可以在真空中傳播,並不需要空氣和水這樣的載體。


比如說月球上沒有空氣,近似於真空,所以即使大聲說話對面會聽不見,所以只能使用電磁波進行通信。

水是聲波傳播的良好載體,速度比在空氣中還快,而且相對的衰減還小,因此艦船經常使用聲吶對水下目標進行探測、分類、定位、跟蹤和通信。

電磁波有些獨特的物理屬性,頻率越高直線性越強,頻率較高的微波適合用於對空探測,利用反射回來的電磁波測算方向角、高低角和距離,很明顯這是“極座標”的三個參數,可以換算成直角座標。

即使再外行的網友都知道聲波用於探測飛機肯定是不行的,聲波在空氣中衰減很快,甭說幾百公里外的飛機了,幾百米外聲音就幾乎聽不見了。


用微波進行水下通信可以嗎?很多網友對此並不清楚,我的專業回答是“不行”。

電磁波還有一個特性,那就是頻率越高,對水的穿透性就越差。微波打到水面後,絕大多數能量都反射到了空中,鑽不到水下去。


那岸基的海軍司令部如何跟水下幾十米的潛艇進行通信呢?使用的是長波或者甚長波。

天線的長度跟波長成正比,對潛通信的天線長達幾十公里,其波長極長能量極高的電磁波可以穿透水下幾十米被潛艇接收。

有網友可能會疑惑,我從沒有見過幾十公里的天線啊?你沒有看見就對了,這種戰略對潛長波天線通常都架設在大山深處,周圍被封閉為軍事禁區。


奧卡姆剃刀

誠如樓主所問,聲吶和雷達都是形式不同的波(或者說是波的能量傳遞)在不同載體裡的傳播,以此來確定目標的信息。所不同的是聲吶是通過聲音(聲波)在水裡(載體)的傳播,而雷達是通過電磁波在空氣裡的傳播。可以說二者在大的理論上是一樣的,但二者也有區別。

一:傳播的形式和載體不同。

這個第一段大家已經明白了。聲吶用聲音,雷達用光(電磁波)。那為什麼聲吶不同光呢?因為光在水中傳播距離太近了,游泳的同學都知道,潛下水你能看個三五米就不錯了,而且電磁波在水中又是折射,又是投射的,水一動他的方向又變了,能量損耗太大,所以專業的事情還是交給專業的人(聲和光)來做。同時聲波也可以說,不是我吹,在水下的作用距離和能量損耗,比我高明和方便的同學還沒出生。

二:作用距離不同。

聲吶是用於水下監視的,主要是探測潛艇的。顯然潛艇的活動深度一般就在20米到400米,好點的也就不超過800米。但是雷達的探測高度那基本可以說是全高度吧(0-30000米)。

三:發展技術層次不同。

1.雷達早都實現了接受一體,而聲吶也就近幾年才用於實踐。

2.雷達都已經實現了從多普勒向相控陣的轉變,而聲吶目前採用的多普勒技術算是比較先進的了。

3.雷達組網預警各強國早都實現,而聲吶組網才剛剛發展。

4.雷達發展的瓶頸是遇到了隱身飛機。而聲吶發展的瓶頸是更安靜的潛艇。以上就是我的回答,希望對樓主有幫助。

另外,雷達的光波輻射對自然界動物的損害較小,基本可以說沒有。但

聲吶就不同了,尤其是對海洋的哺乳動物(海豚、鯨魚等)的危害特別大,輕者影響他們捕獵覓食,重者影響聽力甚至死亡,希望大家能記得這一點。


崤山小虎

先說說聲吶。

聲吶其實就是一個高頻電流轉換成聲波能量的轉換器。可以定向發射高頻電流,通過轉換裝置轉換成聲波。聲波傳播出去,遇到障礙物會被物體反射回來,反射回來的聲波被有關設備接受,這樣聲吶 就記錄了聲波往返的時間。然後根據聲波在水中傳播的速度(秒/米),乘以返回時間,就可以求出障礙物到聲吶的距離了。

聲吶是利用聲音在水中傳播速度,對水下目標進行探測、定位、測距最廣泛的裝置,是海軍非常重要的裝備之一。受到各國海軍高度的重視。


再說說雷達。

雷達是無線電探測和測距的工具,即用發射無線電電磁波的方法,發現目標並測定空間位置以及對方距離。因此雷達被稱為“無線電定位”。

雷達是以發射電磁波來探測目標的電子設備。雷達發出電磁波,被空中物體阻擋,反射回來,被有關設備接受時,就得到反射時間。有了反射時間,就可以按照(單位時間內)反射速度,算出對方方位和距離。

在這裡回答問題,不討論某個具體裝備的構造,也不涉及太多的數學概念,而是從簡入手,就物理原理,對聲納和雷達這兩個順風耳做簡略的介紹,它們的工作原理就此介紹完畢。

根據上面所說,就聲吶和雷達工作原理分析,兩者有相同之處。即均是以電波為動力來達到探測對方的方位和距離。

亦有不同之處,聲吶是有電波轉換成聲波在水中傳導,而雷達是以電磁波的方式在空氣中傳導。

問聲吶和雷達在原理層面上是否相同?嚴格的說是兩種不同傳播路徑的工作設備,傳播原理有所不同。

悟空和同仁們,我說的對嗎!

敬請各位斧正。


天吹風說事

的確如題主所言,聲吶和雷達在原理層面相同,它們都是用波的反射方式,來探測目標的。

不同的是,聲納是利用聲波來工作,主要用於水中,雷達利用電磁波來工作,作用於空中,而且聲納與雷達接收裝置也不同。

聲吶

作為一種聲學探測設備,主動式聲吶是在英國首先投入使用的,英國人把這種設備稱為潛艇探測器,美國人稱其為SONAR,後來英國人也接受了此叫法。

由於電磁波在水中衰減得極為嚴重,根本無法做為偵測的信號來源,以聲波探測水面下的人造物體,就成為運用最為廣泛的手段。無論是潛艇或者是水面船隻,都利用這項技術衍生系統,探測水底下的物體,或以其做為導航的依據。

聲吶還分為主動聲吶和被動聲吶兩種。

主動聲納技術是指聲吶主動發射聲波“照射”目標,而後接收目標反射回波來進行探測。

被動聲吶技術是指聲吶被動接收艦船等水中目標產生的輻射噪聲,以及水聲設備發出的信號,以測定目標的方位和距離。

目前,聲吶是各國海軍進行水下監視使用的主要技術,用於對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤,聲吶還可以進行水下通信和導航,保障艦艇、直升機的戰術機動和水中武器的使用,聲吶技術還可以用來進行魚雷制導,水雷引導,魚群探測,海洋石油勘探等。

有數據顯示,聲吶對海洋生物會造成非常嚴重的影響,嚴重的甚至會導致生物大面積死亡。

雷達

雷達是用電磁波的方法,在空中發現目標並測定它們的空間位置,因此雷達也被稱為“無線電定位”

雷達出現在英德兩國交戰的二戰時期。它的各類很多,各種雷達的具體用途和結構不盡相同,但形式基本相同,包括髮射機、發射天線、接收機、接收天線以及處理部分等。

它的工作原理與聲吶相同,雷達設備的發射機把電磁波能量射向空中,“照射”到的物體上,物體會返回一部分波束被雷達設備接收,據此可提取該物體的距離、方向、速度、高度等信息,由於它投射的是電磁波工作,電磁波的速度與光速相同,所以它的效率比聲吶更高。

較之聲吶,雷達的種類更加繁多,分類方法也不相同。比如軍用雷達,氣象雷達。再比如機械雷達、相控陣雷達等。此處不做詳細介紹。

雷達的優點是白天黑夜均能探測遠距離目標,且不受天氣影響,因此它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備,也廣泛用於社會經濟發展。


史海探奇

聲吶和雷達都是通過主動發射波,然後接收回波(目標反射波)獲得目標上的信息。

聲吶利用的是振動水分子產生的波。這種波需要水為介質傳播,而且波長不會很短。因此,其受到的干擾會很大。成像能力很差,回波帶會的信息量很少。基本上是確定水下有目標存在。現在通過一些更先進的技術手段“加盟”聲納,可以使聲吶獲取更多信息和一定的成像。但是,其抗干擾能力還是很差,只能通過加大發射功率獲得清晰準確信號。

雷達利用的是電磁波,具體說,是電磁波碰到目標的回波探測目標。電磁波不需要介質傳播,只要有時空就行。但是,時空中存在物質緻密到一定程度,反而阻擋電磁波的傳播,因此,水下潛艇上無法用雷達。

目前的常規雷達工作波長都在毫米以上。因此,成像也很困難,即電磁波回波帶回的目標信息也是很有限的。它的抗干擾能力要遠強於普通介質波,現代常規雷達已很精確、清晰探測到2千多公里以外的目標了。但即使如此,由於新的隱身材料和隱身技術的出現,已使絕大部分雷達成“瞎子”了。因此,現代雷達的一個最重要的技術指標就是反隱身。

在這種迫切需求下,量子雷達誕生了。它是利用單個光子能量進行目標探測的。再加上利用量子干涉和量子糾纏原理而實現了不測回波的目標探測。這就大大加強量子雷達的反隱身性能。

目前,量子雷達處在原型機搭建測試通過階段。一旦測試成功,則不測回波的量子雷達就正式誕生了。

量子雷達後期發展前景廣大。加入托雷特光柵可能成像!量子雷達引出和帶來的技術都是一筆巨大的財富。可以說量子雷達是一款終極武器,因為人類利用的最小能量單元就是單光子了。


譚宏21

聲吶和雷達在原理層面都是相同的,他們都是通過一種介質傳播,傳播的方式就像水面的波浪相似,通過碰到物體反射回來的波浪確定該物體的方位,高度(深度),速度的,不同的地方也有。

首先,設備不一樣:

聲吶採用的是一種聲學設備,裝置一般由基陣、電子機櫃和輔助設備三部分組成,作用於發射機陣發射、接收、顯示和控制,從聲波發射到回收處理聲波的一個過程。雷達設置比較複雜,各種雷達的具體用途和結構不相同,但是具體的原理差不多。有發射電磁信號的發射機,發射天線,接收機,接收天線,處理部分以及顯示器。還有抵抗干擾的設備。一個發射聲波,一個發射電磁波,殊途同歸啊。

其次,介質不一樣:

聲吶發出的聲波是用過水來傳播。光波,電磁波在水利衰減很快,但是聲波在水裡衰減比較慢。聲波在水裡的傳播速度也比在空氣中傳播速度快而且遠。雷達發出的電磁波(不論是可見光還是無線電波,在本質上都是電磁波)。

第三:發射、接收速度不一樣

聲吶發出的聲波在水中的傳播速度為1500米每秒(水溫0度),這個速度是聲波在空氣中傳播速度的五倍左右。雷達發出的電磁波在真空情況下傳播速度是光速C。傳播和接收的速度果然不是一個等級的。

第四,使用環境不一樣

聲吶是在水下使用的,探測水裡的地形或者生物,或者潛艇。雷達在地面以上使用的,探測空間距離中的飛機,導彈等物品的。

雖然這麼多不同,我還是認為工作原理殊途同歸,每個國家都需要具備並不斷髮展的東西。


拔刀削評

從原理上說,聲吶和雷達的原理是一樣的,都是利用物體反射波來判斷物體性質和位置。由於水下環境的特殊性,聲音在海水中速度為1500米/秒,所以一般在水下都是利用水聲設備進行探測。聲吶是潛艇和艦艇必不可少的偵聽設備,雖然潛艇自身也裝有雷達但是為了隱蔽,通常潛艇都是在水下活動,所以多使用聲吶而不是雷達。水下威脅潛艇的多為敵方潛艇和魚雷、水雷。聲吶通過主動或被動的發射或接受聲吶信號進而對目標的位置、航線、速度等等信息進行判定。

聲吶和雷達波最大的區別在於,聲吶是一種聲波,而雷達波是一種電磁波,在水下無法使用,而聲波在水下則性能優異。比如數公斤的炸彈在水下爆炸,20000公里以外都可偵聽到。水下聲吶是目前最為有效的偵測手段,早期只是由來發現水下的冰山,而後被用來偵測水下的潛艇。而潛艇和軍艦上都有專門的聲吶設備用於發射和接受信號,並且有專門的聲吶兵負責監聽水下的各種信號。

雷達探測目標的原理和聲吶一樣,通過反射的波就探測出物體的位置、速度、大小等信息。雷達發射的波和可見光速度一樣,所以在大氣環境中,雷達偵測的效率很高。反觀聲波在水下傳播的速度就要慢很多,效率也就低一些。不過從原理上看無非是波速上的差別。聲吶設備和雷達設備在很多地方都是非常接近的,雷達波在不同波長和不同頻率下都有著不同的性能,而聲波也有類似的特性。


思遠軍事

原理都差不多 說白了就是水和空氣這兩種介質的不同導致了聲吶和雷達發射的東西不一樣。

雷達發射的電磁波在大氣中能傳很遠,原理你就差不多想是個手電筒就行了,然而水裡面因為水本身密度也高,光能穿個十幾米撐死了。

聲吶發射的聲波在大氣中就懵逼了,你可以自個吼幾嗓子看看多遠能聽得到,但是水底下就不一樣了。學過物理的都知道聲波在密度越高的介質中傳的越快。所以水的密度不適合電磁波,但就是適合聲波,你知道鯨魚不?還有海豚,這種可愛的小動物就是靠聲波交流的,而且他們還很好吃。


瘋狗的輕武

謝謝悟空邀答:

聲吶~顧名思義以聲波來工作。雷達即利用電磁波工作。一個在水中工作,搜索目標,探測定位,跟蹤目標。一個即天空探測,地面接收。有效監測天空任何可凝物種。



雷達的軍事,民用應用一直都很廣範,無線電發出接收一直是近代史上最有效的先進武器。飛機,戰艦,導彈離不開雷達的導航。太空站,衛星,太空探索,登月等等高端科技,雷達就是一雙慧眼永遠伴著我們走過一代代。

聲吶是通過聲波在水下傳播的特性,在水下軍事通信,導航和反潛作戰起到決定性的作用。戰艦,航母,潛艇離開聲吶就象瞎子失去了應有的作戰能力。

和平年代利用聲波,電磁波技術給人類造福。聲吶探測魚群動向,幫助漁業大發展。海洋石油勘探。認識海洋,更好的利用海洋。



無線電應用更是進入千家萬戶 電視,電腦,手機等等數不清。人類需要和平,只有和平年代人類方能大發展。美好的現代化生活才是人類最理想生活……


乾獻月

聲吶類似於雷達又分為兩種不同風格!第一種是主動聲吶,準確的說像蝙蝠!就是小時候有語文有一課蝙蝠!
他是靠發出聲波後,在接收反射回來的信號!就能知道前方的障礙物以此躲避!那麼問題又來了!你說類似於雷達為何不把他用於水下做為戰爭工具那?雷達是以電磁波在空中傳播在水下弱減嚴重!無法遠距離傳播!
聲波是由物體敲打振動產生的水下傳播距離會更遠!

第二種是被動聲吶傳播!例如:你站在高山半腰向著連綿起伏的深山大喊!我愛你麗麗!這時候你會聽到縹緲的迴音傳回來,“我~~愛~~你~~麗~~麗~~”這就說明了原來主動聲吶是由嗓子跟耳朵👂完成的!如果有人在山上放羊又正好聽見這句話!那就是說他用了被動聲吶的技能!

大致的瞭解一下就知道水下是不能用雷達代替聲吶的,更不能用嗓子或者耳朵在水裡傳輸信息,只能在水裡裝上水聲轉換器就行了!


分享到:


相關文章: