在第一次世界大战期间,德国的潜水艇发挥了很大的威力．为了能够探测到德国潜水艇的位置,英国、法国等国家的科学家们进行了长时间的研究．法国有一位科学家叫郎之万的,发明了用声波来探测潜水艇的方法．那就是,向水中发射声波,并检查反射来的声波,这样来捕捉敌人的潜水艇．这种研究在当时曾经非常活跃。

在这种研究的基础上,人们进一步发展了音响测深法,以此来测量海洋的深度和海底地形。

大家都知道,当我们对着山丘或高大建筑物高声喊叫时,声音会在碰到它们之后反射回来,这就叫做＂回声＂．而声音在水中传播的性能和速度比在空气中传播的还要好、还要快．声音在空气中的传播速度是每秒340 米,而在0℃水中是1500 米．此外声波在水中的衰减比在空气中小,因此,声音在水中比在空气中传播得更远。

声音在水中遇到障碍物之后,也会反射回来．这样,根据声波在水中的传播速度,只要测出声音从船上发射再反射到船上的时间,就能知道海的深度。

这即是利用＂回声＂来测量海深的道理．但实际上,问题要比我们想象的复杂得多．这主要是由于,声波在海水中传播的速度不是固定不变的,它是随海水温度、盐度和水深的变化而变化的,也就是说,海水下面存在着声速不同的水层．如在温度为0℃的海水里,声音每小时可跑5000 多千米,比在空气中的传播速度快4 倍多；在30℃的海水里,它每小时可以跑5600 多千米；在含盐多的水里,声音传播的速度比在含盐少的水中要快．另一方面,声音在穿过声速不同的水层时,还会产生不同的折射．此外,声音碰到海底或障碍物也会拐弯,也就是说,声音在水中是沿着一条看不见的声道,弯弯曲曲前进的。

这样,一种现代化的水声探测技术——声纳问世了．什么是＂声纳＂呢? 实际上,声纳就是人们利用水声能量进行水下观测和通信的一种仪器．前面我们已经讲了,声波在海水里并不是直线传播的,不同的水域、不同的水深以及不同的障碍物或海底地形,都会对声音的传播发生影响．而声纳正是利用了这一原理,通过回收不同的＂回声＂来探测海水的不同界面、海洋深度以及海底地形等。

声纳基本上可以分为两种．第一种可以称为主动声纳．它可以发射声波,遇到目标时,会产生回声,而声纳里装有能感受声音的装置,这样,声纳就可接收这种回声,并加以处理,然后在显示器上显示出目标的方位、大小及形状．有的还能根据回声的大小确定目标的远近．第二种可以称为被动声纳．这种声纳不能发射声波,它只接收目标发出的噪音,然后加以处理并将结果显示出来。

结果按照声纳安放的位置分,声纳还可以分为舰艇载、飞机载和固定式三种。

近年来,人类又发明了多波束回声测深仪．这种多波束回声测深仪与普通的声纳测深仪不同,它可以发射多束声波,而其接收装置会把反射回来的每一束声波都单独地接收下来,经过仪器内部的处理装置就会得出多束声波所接触的海底深度．这样,再经与之相联的电子计算机进行处理,就可以绘制出较大区域的海底地形图。

随着电子计算机技术的飞速发展,微型计算机的迅速崛起,回声、水声探测技术现在又进入了微处理机时代．一些国家已开始把微型计算机引入了水声测深技术之中,实现了水声测深仪中央控制和精细的信息处理．同时,在水声测深仪终端上不仅采用了屏幕显示器,进行传统的水深曲线的记录,而且还能够记录测量点编号、测量时间、测量位置等多项参数的情况,实现了图表注释可以自动打印记录,大大减轻了操作人员和绘图人员的劳动强度,提高了工作效率．而且这种测量精度高,图像数据记录清晰、可靠、直观,便于资料存档和查阅,特别适用于港湾、码头、湖泊、水库以及海洋上航道水深的测量和海图标绘,对于船舶导航,也有很大帮助。

总之,海洋探测的＂顺风耳＂——回声、水声探测技术为海洋事业的开发,提供了巨大的帮助．＂顺风耳＂耳听八方,为海洋开发充当着＂侦察兵＂ 的作用……