聲納
聲納[1] [2][3][4]（英語：sonar）或聲呐是「SOund Navigation And Ranging」（直譯：「聲音導航與測距」）縮寫的音譯，指利用聲波的傳播和反射，通過電聲轉換和資訊處理分析感測器探測到的訊號，完成水下測量距離、探測動態和通訊任務的電子裝置。聲納是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置，有主動式和被動式兩種類型[5][6]。
聲納系統的原理與自然界中一些動物（如鯨豚類、蝙蝠、飛蛾等）演化出的回音定位相似，根據應用需求所使用的聲音頻率從非常低（次聲波）到極高（超音波）不等。聲納主要用於航海領域，特別是各種水下載具（潛艇和潛水器），在漁業、礦業、土木工程、醫療、生物學、地質學等領域都有應用。
中文譯名
此章節論述以中華人民共和國為主，未必有普世通用的觀點。 |
英文詞「sonar」原有「聲拿」、「聲納」、「水聲測位儀」和「聲吶」的譯名[7][8]，1988年中華人民共和國全國自然科學名詞審定委員會公佈了由物理學名詞審定委員會審定的規範名「聲吶」[7][8]。
清朝末年，1908年學部審定科《物理學語彙》未收sonar的中文譯名[7][8]。 1932年薩本棟審訂《物理學名詞》未收sonar的中文譯名，但收susceptance為「電納」，收admittance為「導納」，這兩個譯名一直沿用至今[7][8]。 1956年中國科學院編譯出版委員會名詞室重訂《物理學名詞》收sonar為「聲拿」，收acoustic admittance為「聲導納」，這個譯名一直沿用至今[7][8]。 1975年科學出版社的《英漢物理學詞彙》收sonar為「聲納」「水聲測位儀」，也收acoustic susceptance為「聲納」，這個譯名一直沿用至今[7][8]。 1985年科學出版社的《英漢物理學詞彙》改收sonar為「聲吶」「水聲測位儀」[7][8]。 1988年全國自然科學名詞審定委員會公佈的《物理學名詞》（ 基礎物理學部分）收sonar為「聲吶」[7][8]。
將「聲納」重新定名為「聲吶」可以避免與在先acoustic susceptance的譯名衝突[7][8][9]；用「吶」字表達聲學現象也發揮了漢語聲義兼顧的特點[7][8]。
運作方式
作為一種聲學探測裝置，主動式聲納是在英國首先投入使用的，不過英國人把這種裝置稱為"ASDIC"（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的速率非常的高，無法做為偵測的訊號來源，以聲波探測水面下的人造物體成為運用最廣泛的手段。無論是潛艇或者是水面船隻，都利用這項技術的衍生系統，探測水底下的物體，或者是以其作為導航的依據。
類型
聲納系統可以大致上分為兩類：主動與被動。「主動聲納」工作原理與雷達類似，會自己發出音響訊號，藉由這個訊號接觸物體後反射回來的變化，做為計算這個物體的相對方位與距離的資料（原理請參見「多普勒效應」）。「被動聲納」的作用和傳統的水下聽音裝置「水聽器」極為相近，不發出任何訊號，只接收來自於周遭的各種音頻訊號來判斷與辨識不同的物體。
安裝位置
傳統上潛艇安裝聲納的主要位置是在最前端的位置，由於現代潛艇非常依賴被動聲納的探測效果，巨大的收音裝置不僅僅讓潛艇的直徑水漲船高，原先在這個位置上的魚雷管也得讓出位置而退到兩旁去。
其他安裝在潛艇上的聲納型態還包括安裝在艇身其他位置的被動聲納聽音裝置，利用不同位置收到的同一訊號，經過電腦處理和運算之後，就可以迅速的進行粗淺的定位，對於艇身較大的潛艇來說比較有利，因為測量的基線較長，準確度亦較高。
另外一種聲納稱為「拖曳聲納」，因為這種聲納裝置在使用時，以纜線與潛艇連接，聲納的本體則遠遠的拖在潛艇的後面進行探測，拖曳聲納的使用大幅強化潛艇對於全方位與不同深度的偵測能力，尤其是潛艇的尾端。這是因為潛艇的尾端同時也是動力輸出的部分，由於水流的聲音的干擾，位於前方的聲納無法聽到這個區域的訊號而形成一個盲區。使用拖曳聲納之後就能夠消除這個盲區，找出躲在這個區域的目標。
歷史
聲納技術至今已有超過100年歷史，它是1906年由英國海軍的李維斯·理察森（Lewis Nixon）所發明。他發明的第一部聲納儀是一種被動式的聆聽裝置，主要用來偵測冰山。這種技術，到第一次世界大戰時開始被應用到戰場上，用來偵測潛藏在水底的潛水艇，這些聲納只能被動聽音，屬於被動聲納，或者叫做「水聽器」。
在1915年，法國物理學家保羅·朗之萬與俄國電氣工程師Constantin Chilowski合作發明了第一部用於偵測潛艇的主動式聲納裝置。儘管後來壓電式變換器取代了他們一開始使用的靜電變換器，但他們的工作成果仍然影響了未來的聲納設計。1916年，加拿大物理學家Robert Boyle承攬下一個屬於英國發明研究協會的聲納專案，Robert Boyle在1917年年中製作出了一個用於測試的原始型號主動聲納，由於該專案很快就劃歸反潛/盟軍潛艇偵測調查委員會（ASDIC，Anti/Ailled Submarine Detection Investigation Committee）管轄，此種主動聲納亦被稱英國人稱為「ASDIC」，為區別於SONAR的音譯「聲納」，將ASDIC翻譯為「潛艇探測器」。
到1918年，英國和美國都生產出了成品。1920年英國在皇家海軍HMS Antrim號上測試了他們仍稱為"ASDIC"的聲納裝置，1922年開始投產，1923年第六驅逐艦支隊裝備了擁有ASDIC的艦艇。1924年在波特蘭島上成立了一所反潛學校——皇家海軍Ospery號（HMS Osprey），並且設立了一支有四艘裝備了潛艇探測器的艦艇的訓練艦隊。
1931年美國研究出了類似的裝置，稱為SONAR（聲納）。20世紀末起俄羅斯海軍專門將一艘楊基級K-403號改成了實驗艇用於測試亞森級和北風之神級的聲納MGK-600系統。該聲納的發展也經歷不少困難。在2006年和2007年，俄國防部兩次要求對國產聲納和歐產聲納進行對比測試，都被俄海軍拒絕。2009年7月2日，梅德韋傑夫視察尤里·多爾戈魯基號時陪同的威茨基海軍總司令提到了這個問題，梅德韋傑夫說「你去告訴他們，如果改進不了就買外國貨」
目標運動分析
目標運動分析（Target Motion Analysis，簡寫TMA），是綜合艦船所有探測器數據，對目標進行定位的方法。對於反潛作戰非常重要。而潛艇為了自身的隱蔽，不能使用主動探測裝置，被動聲納運動分析是唯一的目標定位方法。
參見
參考
- ^ Wragg, David W. A Dictionary of Aviation first. Osprey. 1973: 245. ISBN 9780850451634.
- ^ 聲納. [2020-07-07]. （原始內容存檔於2020-07-07）.
- ^ 声呐[DB/OL]. [2020-04-25]. （原始內容存檔於2020-05-23） （中文）.
- ^ 这些译名差错, 你中招了吗?[EB/OL]. 2019-11-27 [2020-04-25]. （原始內容存檔於2020-05-23） （中文）.
- ^ 辞海: 普及版 上册[M]. 上海: 上海辭書出版社. 1999: 1527 （中文）.
- ^ 声呐技术及其应用[EB/OL]. 2015-07-03 [2020-04-25]. （原始內容存檔於2020-05-23） （中文）.
- ^ 7.00 7.01 7.02 7.03 7.04 7.05 7.06 7.07 7.08 7.09 李國棟.(1999).「聲吶」與「聲納」. 船舶標準化與質素(5),44-45.
- ^ 8.00 8.01 8.02 8.03 8.04 8.05 8.06 8.07 8.08 8.09 李國棟.(1999).「聲吶」和「聲納」. 科技術語研究(1).
- ^ 楊枕旦.(1987).SONAR,「聲納」還是「聲納」?——科技術語翻譯雜議(二). 外語教學與研究(4),44-45.
外部連結
維基共享資源上的相關多媒體資源：聲納- （英文）Sonar Tutorial for Robots （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
