如投影仪
视频带宽=C×水平分辨率×垂直分辨率×水平扫描频率 由该公式可以知道要提高图像分辨率，就要提高视频 带宽。因而视频带宽也是投影机的一个重要指标。
信号带 宽
带宽与脉冲长度成反比
脉冲长度 x 带宽 ≈ 1
频率一定时： 大量程需要长脉冲（记住声能级是受限的）； 高分辨率（大带宽）要求短脉冲
脉冲宽度影响量程分辨率

波束形成 – 波束形成器
基元 1
基元 2
基元 3
基元 4
...... ...... ......
基元 N-2 基元 N-1 基元 N
束控
Amp. 1
Amp. 2
Amp. 3
Amp. 4
Amp. 30
Amp. 31
Amp. 32
脉冲长度
波束编号
Gen. 1
Gen. 2
Gen. 3
Gen. 4
Gen. 30
声呐的目标检测--第一回波
Amplitude +180 0 -180 0 10 Phase +180 20 range (m) 30
多波束海底检测—振幅检测
Amplitude +180 0 -180 0 10 Phase +180 0 -180 0 10 20 range (m) 30 20 range (m) 30
空化作用
声波的传递依照正弦曲线纵向传播，当弱
的声波信号作用于液体中时，会对液体产 生一定的负压，即液体体积增加，液体中 分子空隙加大，形成许许多多微小的气泡 ，而当强的声波信号作用于液体时，则会 对液体产生一定的正压，即液体体积被压 缩减小，液体中形成的微小气泡被压碎。 经研究证明：超声波作用于液体中时，液 体中每个气泡的破裂会之为“空 化作用” 。
对声源阵中不同基元接收到的信号进行适当的相位或时间延迟可实现波束 导向
换能器尺寸决定波束角
波束形成 – 波束导向
波束形成原理
阵基元
1 2 3
声波

当 =0 时的声源距
对垂直声源的响应曲线
振幅
基元 1
时间
振幅
基元 2
时间
振幅
基元 3
时间
对垂直声源的响应和曲线
振幅 x 3
时间
角度入射时的水听器阵
混响

海洋中各种散射体（海洋生物、海面、海底、 气泡等不均匀介质）所散射的声能在接收点叠 加的结果叫做混响。

混响强度与发射功率成正比，当发射功率增加 到一定程度时，混响将大于噪声干扰水平
声传播中的损失
扩展损失 衰减
•吸收 •散射 •反射
吸收

水吸收声能量后转变成热量，单位： dB/km
换能器阵
换能器阵越大主波束越窄 主波束的宽度在半功率点测量 旁瓣是不受欢迎的但是不可避免的 同一个换能器阵的发射和接收波束指向图是
相同的
压制旁瓣的关键技术 束控技术
对声源基阵中各基元进行适当的幅度加 权和相位加权，可控制指向性曲线形状 ，同时能使旁瓣得到不同程度的抑制
束控技术: 通过改变幅度和相位分布以控 制波束形状的技术 一般发射阵采用振幅束控技术。
孔径分离—相位干涉法
Δφ=2πf.d.cosα/c
+180 Amplitude 0 -180 200
80 Phase
120 range (m)
160
+180 0 -180 200
80
120 range (m)
160
相位斜率图像中的交叉零点表明了从波束控制方向来的海底回波
海底检测—相位检测
+180 Amplitude 0 -180 200
淡水吸收系数 <1dB/km
盐水吸收系数 2 dB/km
70dB/km
110dB/km
压电陶瓷的特性
厚度与频率成反比,频率越高，越薄 频率越低，换能器越大。 越大的换能器，需要越大的电功率。
8150：240v ， 30A
8101：400 w 2024：50 w
什么决定量程分辨率
理论上波的最小分辨率等于波长
水听器阵基元
1 2 3
声波

在 角度下的距离
对斜交声源的响应曲线
振幅 基元 1
时间
振幅 基元 2
时间
振幅
基元 3
时间
输出信号的相位
对斜交声源的响应和曲线
振幅
时间
角度入射时的水听器阵
1 d 2 B d A 3 1 2 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
换能器阵轴
波前

声源
A = d x cos (), B = 2d x cos () T2 (到水听器 2 的时间) = A/c = (d sin )/c ; c 是当地声速（非常重要） T1 (到水听器 1 的时间) = B/c = (2d sin )/c
声波的频段
次声波频段– 0.0001 ~20 Hz，地震、台风可产生， 可传很远。可用于地震、台风监测 可听声频段– 20~20 kHz 超声频段 -- 20 kHz 以上
声波的强度
声波的强度一般用声压表示。声压是指在平均压力 水平（在空气中就是大气压）的基础上随时间变化 的这部分压力。 实际上，根据人对声音的主观反映，声压级是以声 压的对数乘以20，单位为分贝。 20—30分贝，是比较理想的休息的场所（病房） 50—60分贝，离的比较近面对面的交谈 80分贝，就是道路上平均的噪声情况 喷气发动机25米的地方，可能达到140分贝，这时 候人的感觉已经不再是吵了，耳朵已经疼了 定义：离声源（发射换能器）1米距离处测量到的场 强（声压）强度，单位：dB 参考 1μPa @ 1m.
振幅束控
电性上互相 独立的基元
Narrow beam characteristic with side lobes
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
电源
束控
采用束控技术前、后的矩形阵面（孔径）换能器的波束指向图
-13 dB 第一旁瓣
Narrow beam characteristic with side lobes
直线阵波束指向图
主波瓣
旁波瓣
直线阵的轴线 半功率波束宽度
P (w) / P (0) = 1/2 - 3 dB P (w)
指向轴 0
w
P (0)
旁瓣
旁瓣产生于特定的声源相长干涉点，不
可完全避免 旁瓣指向于不希望的方向，使主波瓣能 量减少������ 旁瓣造成的回波，如旁瓣路径上的鱼的 回波，会被认为是主瓣路径上的目标物 好的声纳应当能有效压制旁瓣，使主波 瓣最大化而旁瓣最小化
频率
12kHz (SeaBat 8150)
波长/周期
12.5 cm/ 0.083ms 0.32 cm/ 2.2 s
脉冲宽度
0.5 ~ 20.4 ms
对应脉冲长度
0.75 ~ 3.06 米
455kHz (SeaBat 8125)
11 ~ 292 s
1.65 ~ 43.8cm
信号带 宽
对于模拟信号而言，带寬又称为频寬，以Hz为单 位。频率的范围愈大，也就是带宽愈高时，能够 传送的资料也相对增加。例如模拟语音电话的信 号带宽为3400Hz，一个PAL-D电视频道的带宽为 8MHz。 对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能 够通过的数据量。一般直接用波特率。 声呐带宽影响分辨率，分辨率与带宽呈正比
几种多波束的最大声源级
8150 ： 8125 ： SB3030： SB1080： 2024: 228 dB re 1Pa @ 1m 220 dB re 1Pa @ 1m 226 dB re 1 μPa@1m. 220 dB re 1 μPa@1m 221 dB re 1 μPa@1m 75k 211dB 120k 209dB
实际的分辨率由脉冲宽度（长度）决定
频率
12kHz (SeaBat 8150) 100kHz (侧扫） 455kHz (SeaBat 8125)
波长/周期
12.5 cm/ 0.083ms 1.5 cm/ 0.01ms 0.32 cm/ 2.2 s
脉冲宽度
0.5 ~ 20.4 ms 0.1 ms 11 ~ 292 s
-27 dB 第一旁瓣
A -90 +90 -90 +90
+90
A
波束角大小由什么决定 ？
换能器越大，波束角越小
换能器形式
直径为D的圆平面阵 边长为L的方形平面 阵
波束宽度
λ/ D 0.89 λ/ L
长度为L的连续线阵
间距为 l ≤ λ/2 的 n元线列阵
0.89 λ/ L
0.89 λ/ n l
波束导向（Steering）
2 dB/km 30dB/km 70dB/km
455kHz (SeaBat 8125)
大于2MHz
70dB/km
110dB/km
淡、海水趋于一致
声纳的量程取决于什么？
•功率大小？ •换能器大小？ •。。。？
声源级
定义：离声源（发射换能器）1米距离处测量到的场强（声压）强
度，单位：dB 参考 1μPa @ 1m.
怎么控制波束角
最大量程 波束脚印
精度：x,z ?
点源产生全向球面波（360度）
基本换能器单元 球面波 （全向）
点源
点声源的波动压力特性
各向同性展开的波
波峰
波谷 (低压)
压力
距离
波的干涉
在特定条件下，在波转播空间中的特定位置会发生波的相长或相消
相长干涉点 点源 相消干涉点
换能器尺寸决定波束角
EdgeTech 2400