自從世界上有了飛機，人們就研制出了對付它的雷達。雷達是現(xiàn)代國防的眼睛，利用它可以及時地發(fā)現(xiàn)敵人的飛機和導彈，提高炮擊的命中率。

潛艇的發(fā)明，給科學家出了一道難題。它藏在海水深處神出鬼沒，如何才能發(fā)現(xiàn)它呢？再好的望遠鏡也無法發(fā)現(xiàn)水下目標，雷達對它也無能為力。因為雷達發(fā)射的電磁波很快就會被海水吸收，無法用它來探測水下的潛艇。在這種情況下，科學家發(fā)明了“聲納”。聲納這個詞是英語縮寫的音譯，其原意是“聲導航和定位”。聲納是海洋中的“千里眼”和“順風耳”。有了它不僅可探測遠處的輪船、潛艇，而且還可用來探測海洋中的魚群、沉船、冰山及水下資源。

早在1490年，大家比較熟悉的意大利著名藝術家和工程師達?芬奇就曾說過：“如果使船停航，將一根長管的封口端插入水中，而將開口放在耳旁，便能聽到遠處的航船�！边@表明人們在幾百年前就已發(fā)現(xiàn)，水對聲波的吸收能力是較小的，可利用聲波來探測水下的物體�？梢哉f，達?芬奇所說的聽測管即是現(xiàn)代被動聲納的雛型。只不過這種聽測管過于原始而已，它既不能探測到水下目標的方位，靈敏度也很低。

需要是創(chuàng)造發(fā)明之母。大概歷史上有兩件重大事件促使科學家、發(fā)明家對聲納的研制和改進加快了進程。一個使世界震驚的事件是1912年4月19日，英國剛剛研制成功的一艘14000噸級的新郵輪“巨人號”，在加拿大紐芬蘭島南部海域被一座浮動冰山撞沉。結(jié)果1500余人遇難。著名故事片“冰海沉船”和“泰坦尼克號”描寫的就是這次海難事件。另一個事件是在第一次世界大戰(zhàn)期間，德國人利用新發(fā)明的U型潛艇，擊沉了大量協(xié)約國的軍艦和商船。

聲納分主動聲納和被動聲納。主動聲納包括聲波發(fā)射和接收裝置。被動聲納只有聲波接受裝置。一臺現(xiàn)代化的聲納還包括復雜的電子裝置和計算機系統(tǒng)。聲納的“心臟”就是一片片薄薄的壓電晶體或壓電陶瓷換能器。由于壓電陶瓷易于加工成型，電聲轉(zhuǎn)換效率高，所以現(xiàn)代聲納換能器多采用壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷有鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛等。

壓電陶瓷換能器的原理是：當對這種陶瓷片施加壓力或拉力，它的兩端會產(chǎn)生極性相反的電荷，通過回路而形成電流。這種效應稱為壓電效應。如果把用這種壓電陶瓷做成的換能器放在水中，那么在聲波的作用下，在其兩端便會感應出電荷來，這就是聲波接收器。而且，壓電效應是可逆的，假如在壓電陶瓷片上施加一個交變電場，陶瓷片就會時而變薄時而變厚，同時產(chǎn)生振動，發(fā)射聲波。這樣超聲波發(fā)射器的問題也就解決了。

聲納的用途十分廣泛。在軍艦、潛艇、反潛飛機上安裝聲納之后，可以準確確定敵方艦艇、魚雷和水雷的方位。同時，它還能區(qū)別前方的目標是鯨魚還是潛艇，是敵方潛艇還是我方潛艇呢。在民用方面，可以使輪船在黑夜和霧天航行時及時發(fā)現(xiàn)前方的船只或暗礁；可以告訴漁民哪兒有魚群；還可以用來研究海洋地質(zhì)，搜尋海下沉船，進行水下通信聯(lián)系等等。
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