声呐和雷达在原理层面相同吗?

liu_5684659

这个问题落入了我的专业领域。声呐和雷达的原理层面不一样,声呐使用的是声波,声波属于机械波,传播中必须依赖载体,例如空气和水。雷达使用的是电磁波,它可以在自由空间传播,例如可以在真空中传播,并不需要空气和水这样的载体。


比如说月球上没有空气,近似于真空,所以即使大声说话对面会听不见,所以只能使用电磁波进行通信。

水是声波传播的良好载体,速度比在空气中还快,而且相对的衰减还小,因此舰船经常使用声呐对水下目标进行探测、分类、定位、跟踪和通信。

电磁波有些独特的物理属性,频率越高直线性越强,频率较高的微波适合用于对空探测,利用反射回来的电磁波测算方向角、高低角和距离,很明显这是“极坐标”的三个参数,可以换算成直角坐标。

即使再外行的网友都知道声波用于探测飞机肯定是不行的,声波在空气中衰减很快,甭说几百公里外的飞机了,几百米外声音就几乎听不见了。


用微波进行水下通信可以吗?很多网友对此并不清楚,我的专业回答是“不行”。

电磁波还有一个特性,那就是频率越高,对水的穿透性就越差。微波打到水面后,绝大多数能量都反射到了空中,钻不到水下去。


那岸基的海军司令部如何跟水下几十米的潜艇进行通信呢?使用的是长波或者甚长波。

天线的长度跟波长成正比,对潜通信的天线长达几十公里,其波长极长能量极高的电磁波可以穿透水下几十米被潜艇接收。

有网友可能会疑惑,我从没有见过几十公里的天线啊?你没有看见就对了,这种战略对潜长波天线通常都架设在大山深处,周围被封闭为军事禁区。


奥卡姆剃刀

诚如楼主所问,声呐和雷达都是形式不同的波(或者说是波的能量传递)在不同载体里的传播,以此来确定目标的信息。所不同的是声呐是通过声音(声波)在水里(载体)的传播,而雷达是通过电磁波在空气里的传播。可以说二者在大的理论上是一样的,但二者也有区别。

一:传播的形式和载体不同。

这个第一段大家已经明白了。声呐用声音,雷达用光(电磁波)。那为什么声呐不同光呢?因为光在水中传播距离太近了,游泳的同学都知道,潜下水你能看个三五米就不错了,而且电磁波在水中又是折射,又是投射的,水一动他的方向又变了,能量损耗太大,所以专业的事情还是交给专业的人(声和光)来做。同时声波也可以说,不是我吹,在水下的作用距离和能量损耗,比我高明和方便的同学还没出生。

二:作用距离不同。

声呐是用于水下监视的,主要是探测潜艇的。显然潜艇的活动深度一般就在20米到400米,好点的也就不超过800米。但是雷达的探测高度那基本可以说是全高度吧(0-30000米)。

三:发展技术层次不同。

1.雷达早都实现了接受一体,而声呐也就近几年才用于实践。

2.雷达都已经实现了从多普勒向相控阵的转变,而声呐目前采用的多普勒技术算是比较先进的了。

3.雷达组网预警各强国早都实现,而声呐组网才刚刚发展。

4.雷达发展的瓶颈是遇到了隐身飞机。而声呐发展的瓶颈是更安静的潜艇。以上就是我的回答,希望对楼主有帮助。

另外,雷达的光波辐射对自然界动物的损害较小,基本可以说没有。但

声呐就不同了,尤其是对海洋的哺乳动物(海豚、鲸鱼等)的危害特别大,轻者影响他们捕猎觅食,重者影响听力甚至死亡,希望大家能记得这一点。


崤山小虎

先说说声呐。

声呐其实就是一个高频电流转换成声波能量的转换器。可以定向发射高频电流,通过转换装置转换成声波。声波传播出去,遇到障碍物会被物体反射回来,反射回来的声波被有关设备接受,这样声呐 就记录了声波往返的时间。然后根据声波在水中传播的速度(秒/米),乘以返回时间,就可以求出障碍物到声呐的距离了。

声呐是利用声音在水中传播速度,对水下目标进行探测、定位、测距最广泛的装置,是海军非常重要的装备之一。受到各国海军高度的重视。


再说说雷达。

雷达是无线电探测和测距的工具,即用发射无线电电磁波的方法,发现目标并测定空间位置以及对方距离。因此雷达被称为“无线电定位”。

雷达是以发射电磁波来探测目标的电子设备。雷达发出电磁波,被空中物体阻挡,反射回来,被有关设备接受时,就得到反射时间。有了反射时间,就可以按照(单位时间内)反射速度,算出对方方位和距离。

在这里回答问题,不讨论某个具体装备的构造,也不涉及太多的数学概念,而是从简入手,就物理原理,对声纳和雷达这两个顺风耳做简略的介绍,它们的工作原理就此介绍完毕。

根据上面所说,就声呐和雷达工作原理分析,两者有相同之处。即均是以电波为动力来达到探测对方的方位和距离。

亦有不同之处,声呐是有电波转换成声波在水中传导,而雷达是以电磁波的方式在空气中传导。

问声呐和雷达在原理层面上是否相同?严格的说是两种不同传播路径的工作设备,传播原理有所不同。

悟空和同仁们,我说的对吗!

敬请各位斧正。


天吹风说事

的确如题主所言,声呐和雷达在原理层面相同,它们都是用波的反射方式,来探测目标的。

不同的是,声纳是利用声波来工作,主要用于水中,雷达利用电磁波来工作,作用于空中,而且声纳与雷达接收装置也不同。

声呐

作为一种声学探测设备,主动式声呐是在英国首先投入使用的,英国人把这种设备称为潜艇探测器,美国人称其为SONAR,后来英国人也接受了此叫法。

由于电磁波在水中衰减得极为严重,根本无法做为侦测的信号来源,以声波探测水面下的人造物体,就成为运用最为广泛的手段。无论是潜艇或者是水面船只,都利用这项技术衍生系统,探测水底下的物体,或以其做为导航的依据。

声呐还分为主动声呐和被动声呐两种。

主动声纳技术是指声呐主动发射声波“照射”目标,而后接收目标反射回波来进行探测。

被动声呐技术是指声呐被动接收舰船等水中目标产生的辐射噪声,以及水声设备发出的信号,以测定目标的方位和距离。

目前,声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪,声呐还可以进行水下通信和导航,保障舰艇、直升机的战术机动和水中武器的使用,声呐技术还可以用来进行鱼雷制导,水雷引导,鱼群探测,海洋石油勘探等。

有数据显示,声呐对海洋生物会造成非常严重的影响,严重的甚至会导致生物大面积死亡。

雷达

雷达是用电磁波的方法,在空中发现目标并测定它们的空间位置,因此雷达也被称为“无线电定位”

雷达出现在英德两国交战的二战时期。它的各类很多,各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但形式基本相同,包括发射机、发射天线、接收机、接收天线以及处理部分等。

它的工作原理与声呐相同,雷达设备的发射机把电磁波能量射向空中,“照射”到的物体上,物体会返回一部分波束被雷达设备接收,据此可提取该物体的距离、方向、速度、高度等信息,由于它投射的是电磁波工作,电磁波的速度与光速相同,所以它的效率比声呐更高。

较之声呐,雷达的种类更加繁多,分类方法也不相同。比如军用雷达,气象雷达。再比如机械雷达、相控阵雷达等。此处不做详细介绍。

雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离目标,且不受天气影响,因此它不仅成为军事上必不可少的电子装备,也广泛用于社会经济发展。


史海探奇

声呐和雷达都是通过主动发射波,然后接收回波(目标反射波)获得目标上的信息。

声呐利用的是振动水分子产生的波。这种波需要水为介质传播,而且波长不会很短。因此,其受到的干扰会很大。成像能力很差,回波带会的信息量很少。基本上是确定水下有目标存在。现在通过一些更先进的技术手段“加盟”声纳,可以使声呐获取更多信息和一定的成像。但是,其抗干扰能力还是很差,只能通过加大发射功率获得清晰准确信号。

雷达利用的是电磁波,具体说,是电磁波碰到目标的回波探测目标。电磁波不需要介质传播,只要有时空就行。但是,时空中存在物质致密到一定程度,反而阻挡电磁波的传播,因此,水下潜艇上无法用雷达。

目前的常规雷达工作波长都在毫米以上。因此,成像也很困难,即电磁波回波带回的目标信息也是很有限的。它的抗干扰能力要远强于普通介质波,现代常规雷达已很精确、清晰探测到2千多公里以外的目标了。但即使如此,由于新的隐身材料和隐身技术的出现,已使绝大部分雷达成“瞎子”了。因此,现代雷达的一个最重要的技术指标就是反隐身。

在这种迫切需求下,量子雷达诞生了。它是利用单个光子能量进行目标探测的。再加上利用量子干涉和量子纠缠原理而实现了不测回波的目标探测。这就大大加强量子雷达的反隐身性能。

目前,量子雷达处在原型机搭建测试通过阶段。一旦测试成功,则不测回波的量子雷达就正式诞生了。

量子雷达后期发展前景广大。加入托雷特光栅可能成像!量子雷达引出和带来的技术都是一笔巨大的财富。可以说量子雷达是一款终极武器,因为人类利用的最小能量单元就是单光子了。


谭宏21

声呐和雷达在原理层面都是相同的,他们都是通过一种介质传播,传播的方式就像水面的波浪相似,通过碰到物体反射回来的波浪确定该物体的方位,高度(深度),速度的,不同的地方也有。

首先,设备不一样:

声呐采用的是一种声学设备,装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成,作用于发射机阵发射、接收、显示和控制,从声波发射到回收处理声波的一个过程。雷达设置比较复杂,各种雷达的具体用途和结构不相同,但是具体的原理差不多。有发射电磁信号的发射机,发射天线,接收机,接收天线,处理部分以及显示器。还有抵抗干扰的设备。一个发射声波,一个发射电磁波,殊途同归啊。

其次,介质不一样:

声呐发出的声波是用过水来传播。光波,电磁波在水利衰减很快,但是声波在水里衰减比较慢。声波在水里的传播速度也比在空气中传播速度快而且远。雷达发出的电磁波(不论是可见光还是无线电波,在本质上都是电磁波)。

第三:发射、接收速度不一样

声呐发出的声波在水中的传播速度为1500米每秒(水温0度),这个速度是声波在空气中传播速度的五倍左右。雷达发出的电磁波在真空情况下传播速度是光速C。传播和接收的速度果然不是一个等级的。

第四,使用环境不一样

声呐是在水下使用的,探测水里的地形或者生物,或者潜艇。雷达在地面以上使用的,探测空间距离中的飞机,导弹等物品的。

虽然这么多不同,我还是认为工作原理殊途同归,每个国家都需要具备并不断发展的东西。


拔刀削评

从原理上说,声呐和雷达的原理是一样的,都是利用物体反射波来判断物体性质和位置。由于水下环境的特殊性,声音在海水中速度为1500米/秒,所以一般在水下都是利用水声设备进行探测。声呐是潜艇和舰艇必不可少的侦听设备,虽然潜艇自身也装有雷达但是为了隐蔽,通常潜艇都是在水下活动,所以多使用声呐而不是雷达。水下威胁潜艇的多为敌方潜艇和鱼雷、水雷。声呐通过主动或被动的发射或接受声呐信号进而对目标的位置、航线、速度等等信息进行判定。

声呐和雷达波最大的区别在于,声呐是一种声波,而雷达波是一种电磁波,在水下无法使用,而声波在水下则性能优异。比如数公斤的炸弹在水下爆炸,20000公里以外都可侦听到。水下声呐是目前最为有效的侦测手段,早期只是由来发现水下的冰山,而后被用来侦测水下的潜艇。而潜艇和军舰上都有专门的声呐设备用于发射和接受信号,并且有专门的声呐兵负责监听水下的各种信号。

雷达探测目标的原理和声呐一样,通过反射的波就探测出物体的位置、速度、大小等信息。雷达发射的波和可见光速度一样,所以在大气环境中,雷达侦测的效率很高。反观声波在水下传播的速度就要慢很多,效率也就低一些。不过从原理上看无非是波速上的差别。声呐设备和雷达设备在很多地方都是非常接近的,雷达波在不同波长和不同频率下都有着不同的性能,而声波也有类似的特性。


思远军事

原理都差不多 说白了就是水和空气这两种介质的不同导致了声呐和雷达发射的东西不一样。

雷达发射的电磁波在大气中能传很远,原理你就差不多想是个手电筒就行了,然而水里面因为水本身密度也高,光能穿个十几米撑死了。

声呐发射的声波在大气中就懵逼了,你可以自个吼几嗓子看看多远能听得到,但是水底下就不一样了。学过物理的都知道声波在密度越高的介质中传的越快。所以水的密度不适合电磁波,但就是适合声波,你知道鲸鱼不?还有海豚,这种可爱的小动物就是靠声波交流的,而且他们还很好吃。


疯狗的轻武

谢谢悟空邀答:

声呐~顾名思义以声波来工作。雷达即利用电磁波工作。一个在水中工作,搜索目标,探测定位,跟踪目标。一个即天空探测,地面接收。有效监测天空任何可凝物种。



雷达的军事,民用应用一直都很广范,无线电发出接收一直是近代史上最有效的先进武器。飞机,战舰,导弹离不开雷达的导航。太空站,卫星,太空探索,登月等等高端科技,雷达就是一双慧眼永远伴着我们走过一代代。

声呐是通过声波在水下传播的特性,在水下军事通信,导航和反潜作战起到决定性的作用。战舰,航母,潜艇离开声呐就象瞎子失去了应有的作战能力。

和平年代利用声波,电磁波技术给人类造福。声呐探测鱼群动向,帮助渔业大发展。海洋石油勘探。认识海洋,更好的利用海洋。



无线电应用更是进入千家万户 电视,电脑,手机等等数不清。人类需要和平,只有和平年代人类方能大发展。美好的现代化生活才是人类最理想生活……


乾献月

声呐类似于雷达又分为两种不同风格!第一种是主动声呐,准确的说像蝙蝠!就是小时候有语文有一课蝙蝠!
他是靠发出声波后,在接收反射回来的信号!就能知道前方的障碍物以此躲避!那么问题又来了!你说类似于雷达为何不把他用于水下做为战争工具那?雷达是以电磁波在空中传播在水下弱减严重!无法远距离传播!
声波是由物体敲打振动产生的水下传播距离会更远!

第二种是被动声呐传播!例如:你站在高山半腰向着连绵起伏的深山大喊!我爱你丽丽!这时候你会听到缥缈的回音传回来,“我~~爱~~你~~丽~~丽~~”这就说明了原来主动声呐是由嗓子跟耳朵👂完成的!如果有人在山上放羊又正好听见这句话!那就是说他用了被动声呐的技能!

大致的了解一下就知道水下是不能用雷达代替声呐的,更不能用嗓子或者耳朵在水里传输信息,只能在水里装上水声转换器就行了!


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