1.2.2 按工作原理分类

如前文所述，按工作原理或工作方式分类，声呐可分为主动声呐和被动声呐两类。

1.主动声呐

有目的地主动从系统中发射声波的声呐称为主动声呐，它可用来探测水下目标，并测定其距离、方位、航速、航向等运动要素。主动声呐先发射出某种形式的声信号，再利用声信号在水下传播途中遇障碍物或目标反射的回波来进行探测。由于目标信息保存在回波之中，其可根据接收到的回波信号来判断目标是否存在，并测量或估计目标的距离、方位、速度等参量。具体来说，通过回波信号与发射信号间的时延可推知目标距离，由回波波前法线方向可推知目标方向，而由回波信号与发射信号之间的频移可推知目标的径向速度。此外，由回波的幅度、相位及变化规律可以识别出目标的外形、大小、性质和运动状态。

主动声呐主要由基阵（常为收发兼用）、收发转换、接收机、指示器、发射机（包括波形发生器、发射波束形成器）、定时中心、控制同步设备七个部分组成（见图1-1），其中接收机的组成十分丰富。早期的主动声呐接收机由一些常规的放大器、滤波器和检波器组成。近代的主动声呐接收机的组成已远远超出了原有的内容，包括前置预处理器或信号调节器、信号处理器。信号调节器则包含必不可少的前置放大器、滤波器和归一化电路，以及采样保持电路和模拟数字（A/D）转换器。信号处理器主要由微处理器和专用信号处理芯片组成。主动声呐由定时中心控制产生电信号（通常由振荡器和调制器组成的波形发生器产生），然后按发射波束形成器的需要进行延时。延时后的信号通过一组收发转换开关分别加到各发射换能器上，将电信号转换成声信号向水中发射。基阵用来把声能“聚焦”到预定方向上，即形成所需方向的波束。发出的声信号经水下传播，如遇到目标（如潜艇或礁石）反射，则产生回波。基阵接收回波声信号和噪声，又将它们转换为电信号，然后接收机再将多个阵元的电信号转变成便于操作者（或设备自身）判断的形式，同时在显示器上将其显示出来。在现代声呐中，有的接收机利用计算机对目标的存在与否进行自动判断，并获得目标的各种参数。控制同步设备用来控制换能器基阵的俯仰、旋转，使波束对准目标。

因为主动声呐主动发射探测信号，所以可通过收发信号间的时差精确测定目标的距离。正是由于主动声呐利用接收的回波来探测目标，它除可对运动目标进行探测外，还可探测座沉海底的潜艇、沉船、飞机残骸及其他固定不动的障碍物。主动声呐的主要外部干扰之一是混响，这是由发射信号从各种散射体（海底、海面及海水中不均匀水团）上的散射产生的。混响有时会严重妨碍信号的接收，使声呐作用距离缩短。水体混响在频谱上与发射信号几乎相同，更增加了抑制其干扰的难度。探测沉底目标（特别是沉底小目标）时，海底混响则变成了主要外部干扰。因为有混响的存在，而且接收的信号承受着双程传播损失，再加上本舰噪声的干扰，所以主动声呐作用距离一般不太远。主动声呐主要用在水面舰艇上；在潜艇上虽也装有主动声呐，但一旦使用易被敌方发现，影响潜艇的隐蔽性。潜艇声呐平时的使用方式以被动方式为主，只有在精确测距时才用主动声呐发射2～3个脉冲测定目标距离。

图1-1 主动声呐的基本组成部分

通常，通信声呐、回波测深仪等也属于主动声呐。

2.被动声呐（噪声站）

利用接收换能器基阵接收目标自身发出的噪声或信号来探测目标的声呐称为被动声呐。因为被动声呐本身不发射信号，所以目标不会觉察其存在及意图。因为目标发出的声音及其特征并不为声呐设计者所控制，而且对其了解也往往不全面，所以声呐设计者只能对某预定目标的声音进行设计，如果目标为潜艇，那么目标自身发出的噪声包括螺旋桨转动噪声、艇体与水流摩擦产生的水动力噪声，以及各种发动机的机械振动引起的辐射噪声等。

被动声呐与主动声呐最根本的区别在于被动声呐在本舰噪声背景下接收远场目标发出的噪声。此时，目标噪声作为信号，且经远距传播后变得十分微弱。由此可知，被动声呐往往工作在低信噪比的条件下，因此需要采用比主动声呐更多的信号处理措施。被动声呐的基本组成部分如图1-2所示，其工作原理与主动声呐类似，只是它没有可以发射声波的部分。

图1-2 被动声呐的基本组成部分