聲吶是利用水中聲波對水下目標進行探測、定位和通信的電子設備，是水聲學中應用最廣泛、最重要的一種裝置。聲波是人類迄今為止已知可以在海水中遠程傳播的能量形式，聲納(sonar)一詞是第一次世紀大戰期間產生的，它是由聲音(sound)、導航(navigation)和測距(ranging)3個英文單詞的字頭構成的，是聲音導航測距的縮寫。它利用聲波在水下的傳播特性，通過電聲轉換和信息處理，完成對水下目標進行探測、定位和通信，判斷海洋中物體的存在、位置及類型，同時也用于水下信息的傳輸。

　　電磁波是空氣中傳播信息最重要的載體，例如，通信、廣播、電視、雷達等都是利用電磁波，但是在水下，它幾乎沒有用武之地。這是因為海水是一種導電介質，向海洋空間輻射的電磁波會被海水介質本身所屏蔽，它的絕大部分能量很快地以渦流形式損耗掉了，因而電磁波在海水中的傳播受到嚴重限制。至于光波，本質上屬于更高頻率的電磁波，被海水吸收損失的能量更為嚴重，因此，它們在海水中都不能有效地傳遞信息。實驗證實，在人們所熟知的各種輻射信號中，以聲波在海水中的傳播性能為最佳。正因為如此，人們利用聲波在水下可以相對容易地傳播及其在不同介質中傳播的性質不同，研制出了多種水下測量儀器、偵察工具和武器裝備，即各種“聲納”設備。聲納技術不僅在水下軍事通信、導航和反潛作戰中享有非常重要的地位，而且在和平時期已經成為人類認識、開發和利用海洋的重要手段。

一、聲納技術

　　聲納技術按工作方式可分為主動聲吶和被動聲吶兩類。主動聲納工作原理如下：聲納系統一般是由發射機、換能器(水聽器)、接收機、顯示器和控制器等幾個部件組成，發射機用于產生需要的電信號，以便激勵換能器將電信號轉變為聲信號向水中發射，水聲信號若遇到水下目標便會被反射，然后以聲納回波的形式返回到換能器(水聽器)，換能器(水聽器)接收到后又將其轉變為電信號，電信號經接收機放大和各種處理，再將處理結果反饋至控制器或顯示系統，最后根據這些處理的信息可測出目標的位置，判斷出目標的性質等，從而完成聲納的使命。我們日常的海洋探測多利用主動聲納進行作業，主動聲納主要由聲納基陣、收發轉換器、接收機、指示器、發射器、定時中心以及控制同步設備等七個部分組成。

　　

   被動聲納工作原理如下：被動聲吶技術是指聲吶被動接收艦船等水中目標產生的輻射噪聲和水聲設備發射的信號，以測定目標的方位和距離。它由簡單的水聽器演變而來，它收聽目標發出的噪聲，判斷出目標的位置和某些特性，系統的核心部件是用來測聽目標聲波的水聽器。由于被動聲波技術在海水中只是單程傳播，特別適用于不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。

　　水聲換能器是聲納系統的重要部件，根據工作狀態的不同，可分為兩類：一類稱為發射換能器，它將電能轉換為機械能，再轉換為聲能;另一類稱為接收換能器，它將聲能轉換為機械能，再轉換為電能。實際應用中的水聲換能器兼有發射和接收兩種功能，現代聲納技術對水聲發射換能器的要求是：低頻、大功率、高效率以及能在深海中工作等特性。根據水聲學的研究，人們發現用低頻聲波傳遞信號，對于遠距離目標的定位和檢測有著明顯的優越性，因為低頻聲波在海水中傳播時，被海水吸收的數值比高頻聲波要低，故能比高頻聲波傳播更遠的距離，這對增大探測距離非常有益。

二、聲波的傳播影響因子

　　影響聲吶工作性能的因素除聲吶本身的技術狀況外，外界條件的影響很嚴重。比較直接的因素有傳播衰減、多路徑效應、混響干擾、海洋噪聲、自噪聲、目標反射特征或輻射噪聲強度等，它們大多與海洋環境因素有關。例如，聲波在傳播途中受海水介質不均勻分布和海面、海底的影響和制約，會產生折射、散射、反射和干涉，會產生聲線彎曲、信號起伏和畸變，造成傳播途徑的改變，以及出現聲陰區，嚴重影響聲吶的作用距離和測量精度。

　　聲波衰減是聲能在水體縱向上因水分子吸收、球形擴散和散射而造成的能量損失。吸收是海水縱向方向上的一些水分子離合的結果。海水中的氯化鎂是吸收的最主要因素。吸收的快慢取決于海水的物理化學特性和聲波的發射頻率。一般而言，發射頻率大于100kHZ其吸收系數隨溫度的增加而增加。散射損失與海水縱向上的細小物質有關;散射主要由海洋生物造成的，海水深處的浮游生物聚集在深層散射層(DSL)，深層散射層的厚度每天都有變化。當聲波或聲能穿過不同的界面時，聲波的方向就會因聲速的變化而折射，從而兩個界面的聲速不連續。

　　現代聲吶必須根據海區聲速--深度變化形成的傳播條件，可適當選擇基陣工作深度和俯仰角，利用聲波的不同傳播途徑(直達聲、海底反射聲、會聚區、深海聲道)來克服水聲傳播條件的不利影響，提高聲吶探測距離。

三、聲吶技術的發展簡史

　　聲納技術的誕生有兩個基石：一是1827年瑞士物理學家DanielC和CharlesS合作，精確地測出了水下聲速(由它人們才可以準確地計算出目標的距離);二是19世紀中葉發明了碳粒微音器(它是一種最早、最靈敏的水聽器)。1912年豪華巨輪“泰坦尼克”號與冰山相撞，以及1914年第一次世界大戰的爆發，極大地促進了民用和軍用聲納的研制和發展。第一部反潛聲納的問世是在第一次世界大戰中，但當時由于理論和技術上的不完善，這種水聲回聲定位系統的性能很不可靠，因而在對付德國U型潛艇的威脅方面尚未作出貢獻。隨后，人們利用回聲探測設備又制成了航海用的回聲儀，這些更增加了人們應用聲納技術服務于軍事及民用的信心。

　　大約在1925年左右，德國“信號”公司將其生產的聲納設備定名為“測深儀”，并在美國和英國有商品銷售。同時，美國海軍實驗室的領導其成員積極改進對潛艇進行回聲定位的方法，他們通過采用磁致伸縮換能器找到了回聲定位中合適的發射換能器。與此同時，由于電子學的發展，已經可以使聲納信息經過放大和簡單的處理顯示給觀察者。大約在1935年，德、英、美三國又研制出了幾種較為實用的聲納，1938年，聲納設備開始在美國批量生產。到第二次世界大戰，幾乎所有的軍用艦船都裝備了聲納系統，并在海戰中發揮了十分重要的作用，當時交戰各方損失了一千多艘潛艇，絕大多數是被聲納發現的。第二次世界大戰后，軍用聲納技術繼續發展，但各個國家都將這方面的最新技術列為嚴格保密的范圍。人類進入20世紀七八十年代以后，隨著海洋開發事業的迅猛發展，聲納技術以驚人的速度向民用方面轉化，出現了各種用途的現代化聲納，如導航聲納、通信聲納、側掃聲納、遠程警戒聲納、水聲對抗聲納、拖曳陣聲納、魚雷自導聲納、水雷自導聲納等等，聲納技術已日趨成熟和完善。

四、水聲測深技術的應用

　　在軍事領域：水聲技術是各國海軍進行水下監視使用的主要技術，用于對水下目標進行探測、分類、定位和跟蹤;進行水下通信和導航，保障艦艇、反潛飛機和反潛直升機的戰術機動和水中武器的使用。隨著現代聲納技術的發展和進步，新一代聲納具有更先進的探測性能和更遠的探測距離，一些高科技聲納還具有相當高的分辨率，能夠識別蛙人和可疑水下航體。