战争促成的发明声纳技术 人类的另一双耳朵

声纳，也称为声纳，是英文缩写声纳的音译。它是一种电子设备，利用声波在水下的传播特性来导航和测量距离，然后通过电声转换和信息处理来执行水下探测和通信任务。有两种类型，主动和被动，属于声学定位的范畴。声纳技术已经有100年的历史了，那么它是如何发明的呢？

意大利帕维亚大学偶极拖曳水听器阵列

(图片来源于西北工业大学航海学院声纳原理精品课程)

1914年，第一次世界大战爆发。在战争初期，德国的先进武器和装备使他们能够利用战场。特别是，他们的U-9潜艇就像海底的幽灵，这让海面上的船只惊心动魄。仅在9月22日，一艘德国U-9潜艇就在半小时内击沉了三艘英国巡洋舰。英国损失了1200多名水手。如果他们不想制服潜艇并消除来自德国潜艇的严重威胁，英国海军可能会一而再、再而三地失败，最终甚至所有的船只都会失败。

著名的u-9潜艇

如何对付水下潜艇？英国海军人员已经积累了解决关键问题的智慧。他们认为，要制服这种特殊武器，首先要做的是解决侦察问题，也就是找到它。只有找到它，鱼雷才能击中目标。此时，迫切需要一种方法来探测这些水下“恶狼”。

两位科学家，朗·万智和夏洛夫斯基，接受了这项任务。他们和他们的研究团队立即投入到紧张的研究中。通过查阅相关资料发现，事实上早在1906年，英国海军科学研究员刘易斯·尼克松就发明了一种具有现代意义的声纳仪器，以确保船只航行安全。然而，这种声纳仪器被称为被动监听装置，主要用于探测冰山，还没有被广泛使用。1912年，由于泰坦尼克号的沉没，为了使船尽快靠岸，科学家理查森也提出了类似的课题，即利用超声波和回声探测水下物体。然而，直到第一次世界大战爆发，这个想法仍然难以实现。

“泰坦尼克号”信息图片

朗·万智和夏洛夫斯基认为这个话题是一个突破。他们立即开始了这个项目，并很快被批准进行研究。鉴于对先前数据的分析，两位科学家认为当前研究的关键是找到一种有效的方法来产生超声波脉冲并接收水下物体反射的声音。更重要的是，接收回波的方法应该能够计算水下物体的位置。

一天，朗之万泡在图书馆里，一边翻阅资料，一边努力思考研究的起点。突然，他转向皮埃尔·居里和雅克·居里多年前发现的压电效应。这种压电效应意味着应时压缩时会产生一个小电流。另一方面，如果电流施加到应时，应时将稍微扩张。看到这段内容，朗之万恍然大悟。这些数据表明，应时和其他压电物质可以同时作为声音的发射器和接收器。。因此，朗之万开始了使用应时板作为接收器的研究工作。为了更快地推进这项研究，他特别邀请了当时在帕克斯顿港皇家海军工作的应时材料方面的专家博伊尔教授。

声纳装置水下扩展探头

(图片来源于西北工业大学航海学院声纳原理精品课程)

一年后，他们获得了丰收。他们用应时材料开发了一种发射器和接收器。它的主要功能是在接触物体后释放超声波并接收反射的超声波。通过计算系统，他们可以准确地计算出被检测物体的位置和体积。这是主动声纳系统的首次探索。1918年底，英国皇家海军的研究小组开始在军舰上测试他们的声纳设备，并很快将其投入战场。这时，战争即将结束，但被困的动物仍在与德国潜艇作战，并仍活跃在海底。但这一次，是他们在受苦。由于声纳的积极搜索和精确定位，皇家海军本可以每天攻击德国潜艇。要不是战争在此时结束，德国海军早就被打败了。