海洋生物聲學

海洋生物聲學,是研究海洋生物的發聲機制和聽覺以及不同情況下所發聲信號的作用及特點的學科。同時也是仿生學的重要部分。

含義

海洋研究和開發所用的水聲技術,如回聲探測、被動探測、水聲通訊、水聲遙測和水聲遙控等。

分類

回聲探測  利用一組換能器發射聲信號,通過另一組換能器接收從目標反射的回聲信號,再由處理後的信號判斷目標的參數和性質。
回聲測深儀 它向海底發射一束較窄的聲脈衝,測量此信號由海底反射並回到水聽器的時間,在聲速已知的條件下,就可測出船隻所在處的水深。現代大功率的測深儀,能夠描繪出最深洋底的形狀。多波束式或多振子的測深儀,可同時獲得多個水深點的數據,並往往採用數字顯示,和計算機聯用而自動繪製海底地形圖。
都卜勒導航儀(都卜勒聲吶) 根據都卜勒效應,若船隻和海底有相對運動,回波信號就會產生頻移。同時測量 4個波束中由於船隻對海底相對運動而出現的頻移,經信號處理後,就可精確地測出船隻對海底的運動速度,並畫出航跡來。都卜勒聲吶也是一種引導大型船隻靠岸的有效工具。
魚探儀 由它獲得的魚群回波,可大致判斷出魚群的位置、範圍和密集程度。通常使用的垂直魚探儀,可以探測底層的魚類;水平魚探儀則以探測上層和中層的魚類為主。採用電子掃描等先進技術之後,探測的範圍就大得多。
側掃描聲納(海底地貌儀) 用以調查海底地質地貌的水聲設備,種類很多,這是其中的一種。在船的兩側安裝垂直方向角較寬而水平方向角很窄的一組換能器,記錄海底的散射回波,就可獲得離兩側船舷一定距離內精細的海底地貌聲圖。為了適應深水探測的需要,也可把換能器置於拖曳體中。此儀器還可用於海底油管的鋪設檢查和沉埋物的搜尋等水下工程中。淺地層剖面儀使用低頻聲信號,可以穿透地層,從其回波的分析獲得底質的結構資料,故廣泛套用於水下工程的地質勘探。地震探測系統使用大功率低頻聲源、多道接收拖曳電纜和多道數據處理記錄系統,可以取得深層地質結構的資料,用於海底石油及其他礦物的勘探等。爆炸聲源發出的大功率低頻聲波,可以穿透到很深的底層。若在離爆炸源較遠的海上放置一系列水聽器,就可以接收到由不同地層傳來的折射波,為海底地質結構、水下石油資源等提供有價值的數據。
在海洋水文觀測中,已越來越多地套用水聲測量儀器。如果把回聲探測儀作相應的修改,安放于海底,使它向海面發射聲脈衝,就可以測量波高和周期等,並從波高平均值的變化,獲得潮位的變化規律。若把換能器安裝於船舷外側,也可測出波浪的要素。利用隨海流運動的散射體的回波會出現都卜勒頻移的特性,可製成都卜勒海流計,它可以不破壞流場而測量瞬時的低速海流。根據聲波通過固定距離的傳輸時間和聲速成比例的關係,可製成聲速計,它能實時地測量海水的聲速。在海洋水文調查中廣泛套用水聲儀器設備,是一項重大的技術改進。
被動探測  它探測水中傳來的聲信息,由此判斷發聲體的位置和特性。其所測聽的聲源可分為自然聲源和人為聲源兩類。
自然聲源 不少海洋中的動物,能夠發聲(見海洋生物發聲)。故可利用被動探測系統監視魚群的回遊特性,並根據魚類聲音的特性來判斷魚群的種類,為海洋捕撈提供有價值的數據。深海水下的水聽器系統,還能準確地測出水下地震、水下火山爆發的位置和估計其強度等。
人為聲源 魚類對聲音很敏感,並有好惡之分。故可以發出它們喜歡的聲音加以誘集,發出它們不喜歡聽的聲音加以驅逐。根據這原理製成的聲誘魚器和驅魚器,已開始套用于海洋捕撈中。根據不同目的,分別採用連續的、脈衝的或其他調製方式的信號源,將一種小型的聲信標縛於魚體或納入其胃中,用被動聲吶跟蹤,很適合于海洋生物習性的現場研究。跟蹤放于海底的小型發聲體,能夠了解海底石礫等的移動狀態,一種船隻和飛機遇險的聲信標,在船隻和飛機沉沒於水下的一定期間內,能發出聲信號以指示它的位置。利用帶有聲信標的中性浮標,可以測量深層的海流,如赤道深層流等。
水聲通訊  利用聲波在水下傳遞信息。通訊的雙方在水下都設定有發射器和接收器。這種通訊有兩種方式:①載波語言調製聲波或直接輻射語言聲波。後者用於距離較近的潛水員間的通信。②數字編碼是水聲設備中常作為指令和控制的通訊方式。目前廣泛使用的水聲應答器便是數字編碼通訊的典型設備,它按事先安排好的程式,自行完成各應答器和主機間的通訊。水聲應答器可用於水下載體的導航和跟蹤,幫助鑽探船和平台準確尋找井口位置,監視水下的施工,傳遞水下遙測系統各水文參數訊號等。
水聲遙測系統  把所要測量的水下環境參數變換成水聲信息之後,傳到處理船隻或岸站來,經過水聲接收機處理,重新轉換成相應的環境參數信息。
海洋水文參數的水聲遙測儀 它以聲傳輸代替了操作麻煩的電纜。可以把此儀器和遙測浮標系統結合起來,由一系列的水下浮標把測量的參數通過水聲信道傳輸到母浮標,再由母浮標把它轉換成無線電信號而傳到調查船或岸站來,這種遙測方式具有實時、大面積、快速和連續測量等優點。
網位儀 水下部件縛於拖網的網口上,把獲得的信息變成水聲信號發射到船上來,從而監測魚網的高度、開口的狀態、拖繩的拉力、魚群入網和分布的狀態及遙測網口周圍的水溫等,這對提高魚獲量很有幫助。
水聲遙控系統  包括船上聲指令發射機、水下聲指令接收機和相應的控制機構。例如,利用水聲釋放器按水聲釋放指令把水下浮筒放掉,使其浮出水面,以便船隻跟蹤回收。這種遙控技術,廣泛套用于海洋調查、水下工程、石油鑽探和地震測量等方面,對水下油井的流量、防噴器架、輸油管道的閥門和水下爆炸等,都可採用水下遙控方式。各種海洋自動機,如無人深潛器、海底自走車的行動及機械手的動作,也可採用水聲遙控。
總之,水聲技術已廣泛套用于海洋研究和海洋開發的各個方面,但因海水介質是一種複雜多變和多途徑的聲信道,水聲干擾又很強烈,如上水聲信息的檢測仍存在一系列困難,使水聲儀器的可靠性、解析度等性能的提高受到一定的限制。為此,今後必須加強水聲傳輸規律等基礎理論的研究,注意探索新技術在水聲方面套用的可能性。

海洋學相關知識(五)

海洋反照率
海灘旋迴
海上輸油氣管線
海灘剖面
海洋壓力水聽器
海水光散射儀
海水保守成分
浮游生物指示器
海洋光學遙感
海水主要成分
海洋高能環境
浮游生物泵
海洋重力調查
海上油氣開發工程
海上油氣勘探
海水顆粒物
海水非保守成分
海洋微表層
海檻
海洋觀測技術
海損事故
海洋腐殖質
海洋能轉換
海底區
海上拖運
海上安裝沉放
海水自淨作用
海洋磁力梯度儀
海冰密集度
海洋天然烴
海水腐殖質
海洋生藥學
海水離子遷移率
海水離子締合模型
海水磁導率
海崖
海洋地震漂浮電纜
海洋地震剖面儀
浮游細菌
海洋生化資源
海洋玷污
海洋環境預報
海洋環境質量
海洋環境評價
海岸階地
海洋環境監測
海洋地貌學
浮游生物記錄器
海洋環境化學
海水污染物背景值
海洋地球物理調查
海產栽培
海水成分恆定性
海洋地熱流調查
海底構造學
海岸效應
海產養殖
海流計
海水電導率
海灘岩
海洋折射地震調查
海上裝卸油系統
浮游生物網
海底完井
海底聲反射
海水密度
海底地震儀
海底地層剖面儀
海底
海洋天然產物化學
海平面變化
海洋聲散射體
海氣熱交換
海洋能源
海洋地震調查
海槽
浮游生物當量
海洋磁力儀
海洋碎屑
海洋地磁調查
海洋地磁異常
海洋生物聲學
海洋地球物理學
海洋生物噪聲
海圖基準面
海洋地層學
海底採礦
海洋同位素化學
海洋反射地震調查
海冰鹽度
海岸沙丘
浮游生物學
浮浪幼體
海洋光化學
海洋元素地球化學
海上貯油裝置
海底混響
海洋沉積學
海水透明度盤
海水透明度
海水透射率儀
海底散射
海洋氣溶膠
海洋氣團
海洋氣候學
海水腐蝕
海洋有機地球化學
海水碳酸鹽系統
海洋地震儀
海洋農牧化
海堤
海洋技術
海洋管理
海山
海洋鹽差能
海底谷
海洋重力儀
海洋水文學
海底管道
海洋天然產物
海底高原
海浪譜
海浪
海侵
海岸帶
海洋鋒
海洋重力異常
海洋輻射傳遞
海洋噪聲
海洋化學資源
海洋調查
海洋腐蝕
海底熱液
海岸工程
海底擴張
海洋生物地球化學
海洋生物化學
海水雪花
海水營養鹽
海洋環境科學
海洋環境容量
海洋環境噪聲
海洋環境保護
海洋環境
海水狀態方程
浮遊動物
海洋湍流
海水水質標準
海水微量元素
海洋污染物
海水化學
海洋氣象學
海洋氣候
海洋有機化學
海洋政策
海塘
海洋開發
海洋工程水文
海水二氧化碳系統
海洋工程地質
海洋工程
浮游植物
海洋溫差能
海洋地球化學
海流能
海洋污染
海洋資源化學
海水淡化
海洋能發電
海洋工程學
海洋學
海底峽谷
海洋生態學
海水
海洋物理化學
海峽
海灣
海流
海洋資源
海洋科學
海洋生物學
海洋生態系
浮游生物
海洋法
海洋微生物
海洋聲學
海洋地質學
海洋化學
海洋光學
海洋
海水分析化學
海底隧道
海底電纜
海底熱泉
海岸
海鹽縣
海洋物理學
海平面
海岸線
海冰

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們