声呐是一种水下装置,它能利用声波在水下的传播特性,对水下目标进行探测,通过电声转换和信息处理,完成水下探测、定位和通讯任务,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。声呐的分类可按其工作方式、装备对象、战术用途、基阵携带方式和技术特点等分成各种不同的声呐。例如按工作方式可分为主动声呐和被动声呐;按装备对象可分为水面舰艇声呐、潜艇声呐、航空声呐、便携式声呐和海岸声呐,另外还有一种声呐叫拖曳声呐。
主动声呐技术是指声呐主动发射声波“照射”目标,而后接收水中目标反射的回波以测定目标的参数。大多数采用脉冲体制,也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来,它主动地发射超声波,然后收测回波进行计算,适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇。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和水声设备发射的信号,以测定目标的方位。它由简单的水听器演变而来,它以收听目标发出的噪声,来判断出目标的位置和某些特性,特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
拖曳声呐是将换能器基阵拖曳在运载平台尾后水中探侧目标的声呐。装备在反潜舰艇、反潜直升机和监视船上。拖曳声呐一般长1~2千米,它并不是水平漂浮的,而是斜向下深入500米左右的水中,也就是潜艇所能达到的深度,以避开温跃层、盐跃层的限制,更好地监听周边环境噪音。拖曳声呐的探测范围最大可以达到100多海里,但其探测范围是几个宽几海里的圆环,而不是一整个圆面,所以潜艇在这个范围内仍然有足够的隐蔽空间。
声呐技术至今已有超过100年历史,它是1906年由英国海军的李维斯·理察森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。这种技术,到第一次世界大战时开始被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇,这些声呐只能被动听音,属于被动声呐,或者叫做“水听器”。在1915年,法国物理学家Paul Langevin与俄国电气工程师Constantin Chilowski合作发明了第一部用于侦测潜艇的主动式声呐设备。尽管后来压电式变换器取代了他们最先使用的静电变换器,但他们的工作成果仍然影响了未来的声呐设计。
1916年,加拿大物理学家RobertBoyle承揽下一个属于英国发明研究协会的声呐项目,RobertBoyle在1917年制作出了一个用于测试的原始型号主动声呐,由于该项目很快就划归ASDIC,(反潜/盟军潜艇侦测调查委员会)管辖,此种主动声呐也被称英国人称为“ASDIC”,为区别于SONAR的音译“声呐”,便将ASDIC翻译为“潜艇探测器”。1918年,英国和美国都生产出了成品。1920年英国在皇家海军HMSAntrim号上测试了他们仍称为“ASDIC”的声呐设备。1922年开始投产,1923年第六驱逐舰支队装备了拥有ASDIC的舰艇。1924年在波特兰成立了一所反潜学校——皇家海军Ospery号,并且设立了一支有四艘装备了潜艇探测器的舰艇的训练舰队。1931年美国研究出了类似的装置,称为声呐。
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;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。
作为一种声学探测设备,声呐无疑是历史较长的“水听器”,并且成为各国海军进行水下监视使用的主要技术装置。终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物,不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击,它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。解开这些动物声呐的谜,一直是现代声呐技术的重要研究课题。