對海底聲學探測技術裝備的研究

王磊

摘要：隨著海底聲學探測技術水平逐漸提升，相應的海底聲學探測技術裝備也越來越完善，使得獲得海底信息的速度和準確性都大大提高了。目前海底聲學探測技術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探測技術裝備得到完善和發展，但是仍然存在比較落后的一面，尤其是產業化水平低的問題較為突出。本文主要針對海底聲學探測技術裝備作了分析和研究，提出了軍民融合、頂層設計等建議，希望對相關研究人員提供參考。

關鍵詞：海底聲學探測技術裝備產業化軍民融合

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展有著非常大的影響，而且在工程建設、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，先進的海底技術裝備可以確保所獲得的海底信息更為精確、全面。海底聲學探測技術涉及到了許多的內容，而且也是當前效率最高的一種海底探測技術。

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，它出現于上個世紀六十年代，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七十年代。從多波束測深聲吶的性質和特點來看，它與回聲探測儀有著非常明顯的聯系，可以說前者是后者發展而來的。利用多波束測深聲吶能夠達到獲取多個海底被測點水深數據的效果，并且被測點的數量高達上百個同時還能夠保證測量的時間和準確性。在此基礎之上，還能夠達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，可以說是已經逐步地將點線探測的形式發展到了面的探測形式，最終實現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，前者還處于研發和實驗的階段中，并沒有達到后者的那種研制甚至產品化水平。未來多波束測深聲吶的研究和發展重點，還在于新技術和新算法的應用上面，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、水體以及底質分類等方面功能的一體化，逐步地實現裝備小型并集成化發展的目標。

二、側掃聲吶

側掃聲吶技術出現于上個世紀五十年代，而在六十年代才開始推行。如果以安裝位置為標準的話，側掃聲吶能夠分成船載、拖體兩種類型從船載型的側掃聲吶整體來看，它表現為掃幅較寬的一種特點，而且安裝于船體的兩側。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準，進一步劃分為拖曳型和深拖型兩種。前者主要是在作業速度方面具有明顯優勢，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。不過深拖型的側掃聲吶由于能夠得出分辨率更高的聲學圖像，所以它的應用范圍仍然非常的廣泛。我國的側掃聲吶研究相較于發達國家要晚很多，在上個世紀七八十年代才有。經過長期的研發和改善，由于側掃聲吶有了更其加完善的結構，技術方面的成熟度大大提升。不過值得注意的是，當前在世界范圍內的側掃聲吶均存在或多或少的缺點。就我國目前的側掃聲吶來看，水深數據的獲取方面還存在缺陷，只對海底起伏的數據具有獲取意義。不僅如此，當前的側掃聲吶仍然依靠聲吶基陣的尺寸變化來提高橫向分辨率，不利于實踐中的應用和推廣。所以通過分析能夠發現，未來仍然需要對這兩方面加以完善和研究，以達到令測深側掃聲吶技術實現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的目標。

三、淺地層剖面儀

淺地層剖面儀則屬于上個世紀四十年代出現的，而且經過了大約二十年才逐漸產品化。不過由于在那個時期，各個方面的技術水平都相對較低，所以無法令淺地層剖面儀實現強信號處理的效果，加之它還無法實現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，很多行業有了新的發展，很多領域的研究也越發的深入和成熟，給淺地層剖面儀的發展和完善提供了更好的方向和技術基礎，例如電子、聲學和計算機以及信號處理技術取得的突破成果，使得淺地層剖面儀無論是在理論研究方面，還是實踐應用方面都出現了不錯的成績。聲學換能器根據安裝的位置不同，可以形成船載型和拖體型兩種淺地層剖面儀。我國在海底聲學探測技術裝備的研究方面一直都處于落后的狀態之中，盡管近年來有了不錯的發展和完善，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用的產品，更不用說實現產品化的目標。不過現如今已經認識到產品市場化的特性和意義，也從市場檢驗的角度出發，吸收了新的技術和經驗，力圖將我國的淺地層剖面儀發展的更好。

四、合成孔徑聲吶

合成孔徑聲吶的基礎是雷達成像，在上個世紀六十年代才開始出現，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在都屬于一種非常熱的研究點，有利于海底聲學探測技術裝備體系的完善。在未來針對合成孔徑聲吶系列產品的研究還會更加的深入，就我國來看，目前海底聲學探測技術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復雜性，無法保證她的穩定，缺乏相應的成熟度等，這些都屬于當前需要急切解決的問題。

五、結束語

科學技術的發展和進步，令海底聲學探測技術有了更好的發展，使其可以更好地應用在海底信息探測和獲取當中。國產技術裝備盡管有所發展，但是與世界水平相比，尤其是發達國家的技術水平相比差距還相當大。針對這種現實情況，應當從核心技術研發人手，借助于先進的經驗和技術，不斷地完善我國海底聲學探測不足部分，并積極地促進產業化，推動海底聲學探測技術的進步和完善。

參考文獻

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