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第3章 海洋声学技术 聆听海底的秘密（第2页）

声呐（SoNAR，SoundNavigationAndRanging）是海洋声学技术中最为核心和广泛应用的技术之一。

它通过向海水中发射声波，并接收目标反射回来的回波，来探测海洋中的目标物体及其位置、形状、大小等信息。

根据工作方式的不同，声呐可分为主动声呐和被动声呐。

主动声呐主动发射声波信号，当声波遇到目标物体时，部分声波会被反射回来，被声呐接收。

通过测量发射和接收信号之间的时间差、相位差等参数，并结合声波在海水中的传播速度，就可以计算出目标的距离、方位等信息。

主动声呐具有探测距离远、精度高的优点，广泛应用于水下目标探测、海底地形测绘、海洋资源勘探等领域。

例如，在海底地形测绘中，安装在船舶底部的多波束声呐可以同时向多个方向发射声波，接收来自海底不同位置的反射回波，从而快速、精确地绘制出海底地形地貌图。

被动声呐则不主动发射声波，而是通过接收目标物体自身发出的声音来探测目标。

许多海洋生物和水下航行器等都会发出特定频率的声音，被动声呐可以捕捉这些声音信号，并通过分析其特征来确定目标的类型、位置和运动状态等。

被动声呐具有隐蔽性好的优点，常用于军事反潜作战以及海洋生物声学研究等领域。

例如，在军事应用中，被动声呐可以监听敌方潜艇发出的噪声，实现对潜艇的探测和跟踪；在海洋生物研究中，通过被动声呐监测鲸鱼等海洋生物的发声，可以了解它们的行为模式和迁徙规律。

###海洋声学层析技术

海洋声学层析技术是一种利用声波在海水中传播时受到海水温度、盐度和流速等因素影响的特性，来反演海洋环境参数的技术。

该技术通过在海洋中布置多个声源和接收器，形成一个声学观测网络。

声源发射的声波在海水中传播，其传播路径和传播时间会受到海水物理性质的影响而发生变化。

接收器接收到这些声波后，通过分析声波的传播时间、相位等信息，并结合数学模型进行反演计算，就可以得到海水温度、盐度、流速等参数在一定空间范围内的分布情况。

海洋声学层析技术具有大面积、高分辨率监测海洋环境的优势。

与传统的单点测量方法相比，它能够提供更全面、更详细的海洋环境信息。

例如，在研究海洋环流时，通过海洋声学层析技术可以获取海洋中不同深度和位置的流速信息，从而深入了解海洋环流的结构和变化规律，这对于研究全球气候变化、海洋生态系统演变等具有重要意义。

###海洋地震勘探技术

海洋地震勘探技术是利用人工激发的地震波在海底地层中的传播和反射特性，来探测海底地质构造和寻找潜在油气资源的技术。

在海洋地震勘探中，通常使用气枪等震源在海面上激发地震波，地震波向下传播到海底地层，当遇到不同性质的地层界面时，部分地震波会发生反射，反射波被布置在海洋中的检波器接收。

通过分析地震波的反射时间、振幅、频率等特征，并结合地质模型进行处理和解释，可以推断出海底地层的结构、厚度以及岩石性质等信息。

海洋地震勘探技术在海洋油气资源勘探中发挥着至关重要的作用，它能够帮助确定潜在的油气储层位置，为后续的钻井勘探和开发提供重要依据。

随着技术的不断发展，海洋地震勘探技术的分辨率和精度不断提高，能够探测到更深层次和更细微的地质结构变化。

##海洋声学技术在海洋研究中的应用

###海洋地形地貌探测

准确了解海洋地形地貌对于海洋科学研究、海洋资源开发和海洋工程建设等都具有重要意义。

海洋声学技术为海洋地形地貌探测提供了高效、精确的手段。

多波束声呐是目前海洋地形地貌探测中应用最为广泛的技术之一。

它通过在船舶底部安装多个换能器，同时向不同方向发射和接收声波，能够在短时间内获取大面积的海底地形数据。

多波束声呐可以提供高分辨率的海底地形图，清晰地显示出海底山脉、海沟、海盆等各种地形地貌特征。

这些数据对于研究地球板块运动、海底地质演化等具有重要价值。