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水聲學
水聲學是聲學的一個分支學科,它主要研究聲波在水下的產生、傳播和接收過程,用以解決與水下目標探測和信息傳輸過程有關的聲學問題。
聲波是已知的唯一能夠在水中遠距離傳播的波動,在這方面遠比電磁波(如無線電波、光波等)好,水聲學隨著海洋的開發(fā)和利用發(fā)展起來,并得到了廣泛的應用。 1827年左右,瑞士和法國的科學家首次相當精確地測量了水中聲速。1912年"泰坦尼克"號客輪同冰山相撞而沉沒,促使一些科學家研究對冰山回聲定位,這標志了水聲學的誕生。
美國的費森登設計制造了電動式水聲換能器,1914年就能探測到兩海里遠的冰山。1918年,朗之萬制成壓電式換能器,產生了超聲波,并應用了當時剛出現(xiàn)的真空管放大技術,進行水中遠程目標的探測,第一次收到了潛艇的回波,開創(chuàng)了近代水聲學,也由此發(fā)明了聲吶。隨后,水聲換能器的革新,關于溫度梯度影響聲傳播路徑的機理、聲吸收系數(shù)隨頻率變化等水聲學研究的成就,使聲吶得以不斷改進,并在第二次世界大戰(zhàn)期間反德國潛艇的大西洋戰(zhàn)役中起了重要作用。
第二次世界大戰(zhàn)以后,為提高探測遠距離目標(如潛艇)的能力,水聲學研究的重點轉向低頻、大功率、深海和信號處理等方面。同時,水聲學應用的領域也越加廣泛,出現(xiàn)了許多新裝置,例如:水聲制導魚雷,音響水雷主、被動掃描聲吶,水聲通信儀,聲浮標,聲航速儀,回聲探測儀,魚群探測儀,聲導航信標,地貌儀,深、淺誨底地層剖面儀,水聲釋放器以及水聲遙測、控制器等。
水聲作為遙測海洋的積分探頭,在長時間內大面積連續(xù)監(jiān)測海洋的運動過程以及海洋資源概念也已初步形成。隨著海洋的開發(fā),水聲學在海洋資源的調查開發(fā)、對海洋動力學過程和環(huán)境監(jiān)測、增進人類對海洋環(huán)境的認識等方面的應用還將不斷地擴展。
現(xiàn)代水聲學的研究課題涉及面很廣,主要有:新型水聲換能器;水中非線性聲學;水聲場的時空結構;水聲信號處理技術;海洋中的噪聲和混響、散射和起伏,目標反射和艦船輻射噪聲;海洋媒質的聲學特性等。特別是水聲學正在與海洋、地質、水生物等學科互相滲透,而形成海洋聲學等研究領域。
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