潜艇声纳系统工作原理学习教案.pptx

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1、会计学1潜艇声纳系统潜艇声纳系统(xtng)工作原理工作原理第一页，共16页。潜艇声纳系统工作潜艇声纳系统工作(gngzu)原理原理n n声纳全称声音测距与导航，是一种利用声音声纳全称声音测距与导航，是一种利用声音在水下在水下(shu(shu xi)xi)传播的特性，通过电声转换传播的特性，通过电声转换和信息处理，完成水下和信息处理，完成水下(shu(shu xi)xi)探测与通讯探测与通讯任务的电子设备。任务的电子设备。n n声纳并非人类的专利，海豚和鲸鱼等海洋哺声纳并非人类的专利，海豚和鲸鱼等海洋哺乳动物也拥有水下乳动物也拥有水下(shu(shu xi)xi)声纳，甚至形成声纳，甚至形成了

2、一门新的学科：动物仿生学。了一门新的学科：动物仿生学。多普勒效应(xioyng)第1页/共16页第二页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)多普勒多普勒 奥地利物理学家奥地利物理学家n n1、现象（、现象（1842年发现年发现(fxin)）：当汽车）：当汽车或者火车向你驶来时，感觉音调变高；或者火车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车或者火车离你远去时，感觉音调当汽车或者火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）。频率低音调低）。n n2、多普勒效应：由于波源和观察者之间、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观

3、察者感到频率变化的有相对运动，使观察者感到频率变化的现象，称为多普勒效应。现象，称为多普勒效应。第2页/共16页第三页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)n n1 1、波源的频率（、波源的频率（、波源的频率（、波源的频率（v v）：单位时间内波源振动的次数）：单位时间内波源振动的次数）：单位时间内波源振动的次数）：单位时间内波源振动的次数 或发或发或发或发出出出出(fch)(fch)的的的的 完整波完整波完整波完整波 的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，HzHz。n n2 2、接收到的频率（、接收到的频率（、接收到的频率（、接收到的频率（

4、v v）：观察者在单位时间内接收到的）：观察者在单位时间内接收到的）：观察者在单位时间内接收到的）：观察者在单位时间内接收到的 完整波完整波完整波完整波 的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，的个数。单位：赫兹，HzHz。n n规定规定规定规定:vo:vo表示观察者相对于媒质的运动速度。表示观察者相对于媒质的运动速度。表示观察者相对于媒质的运动速度。表示观察者相对于媒质的运动速度。n n vs vs表示波源相对于媒质的运动速度。表示波源相对于媒质的运动速度。表示波源相对于媒质的运动速度。表示波源相对于媒质的运动速度。n n u u 表示波的传播速度表示波的传播速度表示波的

5、传播速度表示波的传播速度几个重要几个重要(zhngyo)概念概念第3页/共16页第四页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)讨论：人耳听到的声音的频率(pnl)与声源的频率(pnl)相同吗？接收频率接收频率单位单位(dnwi)时间内观测者接收到的振动次数时间内观测者接收到的振动次数或完整波数或完整波数.发射频率发射频率接收频率接收频率只有波源与观察者相对静止只有波源与观察者相对静止时才相等时才相等.第4页/共16页第五页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)1、波源不动，观察者相对波源不动，观察者相对(xingdu)介质以速度介质以速度 运动运动观察者观察者接收接收(jis

6、hu)的的频率频率 观察者观察者向向波源运动波源运动观察者观察者远离远离波源波源第5页/共16页第六页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)2、观察者不动，波源、观察者不动，波源(byun)相对介质以速度相对介质以速度 运运动动A观察观察者接者接收收(jishu)的频的频率率 波源波源向向观察者运动观察者运动波源波源远离远离观察者观察者第6页/共16页第七页，共16页。多普勒效应多普勒效应(xioyng)3、波源与观察者同时相对、波源与观察者同时相对(xingdu)介质运介质运动动观察者观察者向向波源运动波源运动+，远离远离 .波源波源向向观察者运动观察者运动 ，远离远离+.第7页/

7、共16页第八页，共16页。波源的运动情况波源的运动情况观察者运动情况观察者运动情况频率的关系频率的关系波长的关系波长的关系波源静止波源静止观察者静止观察者静止观测者等于波源不变波源静止波源静止观察者观察者向向波源运动波源运动大于不变波源静止波源静止观察者观察者远离远离波源运动波源运动小于不变波源波源向向观察者运动观察者运动观察者静止观察者静止大于变短波源波源远离远离观察者运动观察者运动观察者静止观察者静止小于变长波源波源向向观察者运动观察者运动观察者观察者向向波源运动波源运动大于分析波源波源远离远离观察者运动观察者运动观察者观察者远离远离波源运动波源运动小于分析波源波源向向观察者运动观察者运动

8、观察者观察者远离远离波源运动波源运动分析分析波源波源远离远离观察者运动观察者运动观察者观察者向向波源运动波源运动分析分析第8页/共16页第九页，共16页。潜艇声纳系统工作潜艇声纳系统工作(gngzu)原理原理n n光在水中穿透力有限，只能看到几十米到十几米的物体(wt)。n n电磁波在水中又衰减太快，只能传播几十米。n n只有声波在水中衰减小，低频声波可以穿透几千米的地层。在水中进行测量和观察,至今还没有发现比声波更有效的手段.第9页/共16页第十页，共16页。潜艇声纳系统工作潜艇声纳系统工作(gngzu)原理原理n n潜艇声纳系统工作原理：潜艇声纳系统工作原理：n n工作原理是声是由波的形式

9、传播靠工作原理是声是由波的形式传播靠发射声波收回传回的声波信息经过发射声波收回传回的声波信息经过专门的声呐处理器显示到屏幕上专门的声呐处理器显示到屏幕上n n声纳结构：声纳结构：n n 声纳装置一般由基阵、电子机柜声纳装置一般由基阵、电子机柜和辅助设备三部分组成和辅助设备三部分组成(z(z chn chn)。n n声基阵：由若干声呐换能器以一定声基阵：由若干声呐换能器以一定规律排列而成的阵列。规律排列而成的阵列。n n整流柜：整流柜是用于将交流电变整流柜：整流柜是用于将交流电变为直流电的功率设备。为直流电的功率设备。第10页/共16页第十一页，共16页。潜艇声纳系统潜艇声纳系统(xtng)工作

10、工作原理原理n n潜艇声纳的类型：潜艇声纳的类型：n n两种两种 一种是被动声纳一种是被动声纳 一种是主动一种是主动(zh(zh dng)dng)声纳，主声纳，主动动(zh(zh dng)dng)声纳是自己发出声波声纳是自己发出声波 接触到后返回的声接触到后返回的声波就能确定目标波就能确定目标 这种一般是舰艇使用的这种一般是舰艇使用的.被动的是潜被动的是潜艇的艇的 螺旋桨转动的时候会发出声音螺旋桨转动的时候会发出声音 这时候可以通过这时候可以通过这个声源找到目标这个声源找到目标 但这个搜索范围很近但这个搜索范围很近 ！n n n n潜艇声纳的应用：潜艇声纳的应用：n n探测海的深度、探测鱼群的

11、位置探测海的深度、探测鱼群的位置,便于打渔作业、定便于打渔作业、定位潜艇，探测是否有暗礁等位潜艇，探测是否有暗礁等第11页/共16页第十二页，共16页。潜艇声纳系统潜艇声纳系统(xtng)工作工作原理原理n n例例:一驱逐舰停在海面上，它的水下超声波一驱逐舰停在海面上，它的水下超声波多普勒声纳向一驶近的潜艇发射多普勒声纳向一驶近的潜艇发射1.8*e4Hz1.8*e4Hz的的超声波。由该潜艇发射回来的超声波与发射超声波。由该潜艇发射回来的超声波与发射相差相差220Hz220Hz。n n设潜艇以速度设潜艇以速度(sd)v(sd)v向海面移动，驱逐舰向海面移动，驱逐舰发射频率为发射频率为VsVs，波

12、速为，波速为，则潜艇接受到波，则潜艇接受到波的频率为：的频率为：第12页/共16页第十三页，共16页。潜艇潜艇(qintng)声纳系统工声纳系统工作原理作原理n n潜艇潜艇(qint(qint ng)ng)把这个频率反射回去，驱逐舰接把这个频率反射回去，驱逐舰接受到的波的频率为：受到的波的频率为：n n潜艇潜艇(qint(qint ng)ng)反射回来的超声波的频率和发射反射回来的超声波的频率和发射频率的相差为频率差：频率的相差为频率差：第13页/共16页第十四页，共16页。多普勒效应其他多普勒效应其他(qt)应用应用n n雷达波的多普勒效应-交通测速n n光波的多普勒效应-多普勒超彩n n电磁波的多普勒效应-卫星多普勒定位技术(jsh)n n农业中的多普勒效应-植物声频发生器n n移动通讯中的多普勒应用第14页/共16页第十五页，共16页。THANKS第15页/共16页第十六页，共16页。