关于声遥感技术介绍

[拼音]：shengyaogan jishu

[外文]：acoustic remote sensing technique

在远离被测物的地方用声学方法测定其位置、形状、状况和性质的技术。广义地讲，一切用声波的非接触性检测和识别技术都属于声遥感技术的范畴。狭义地讲，声遥感技术主要包括用声学方法在大气、海洋和地壳中遥测自然现象的技术。声遥感技术主要包括三方面的问题：对各种物质声学特性和发声特性的研究；声遥感仪器的研制和声遥感方法的研究；声遥感数据的处理，包括判读、识别和利用。

声遥感技术有有源方式和无源方式两种。有源方式是由测量处发出声波，利用物质的声学参量，如声速、密度、声阻抗、声吸收系数的特点及其在时间和空间的变化引起的声传播时间和幅度、相位的变化，或是利用声在媒质不均匀处、界面引起的声反射和散射特性来判断媒质的状况。无源方式则是测量被测物发出的声波来判断媒质的特性。

在大气中利用声波的传播时间可以测量声速、风速、温度或温度梯度。在同一接收点接收从不同高度发出的声波，用仪器测出传播时间和发声点的位置，在一定的假定条件下（如假定大气是分层不均匀的），可以计算各点的温度和风速。用一种叫声雷达的设备，以定向声发射器向大气中发射声波，并接收由大气湍流散射回来的声波，通过对散射波的分析，可以判断大气中湍流的情况，提供重要的气象资料。

在大气中次声可以传播很远的距离。用次声接收阵接收远距离传来的次声并加以分析，可以监测地球上远距离发生的能产生强次声的现象，如火山爆发、台风、雷暴、睛空湍流、龙卷风、核爆炸等，判断它们发生的地点、时间和强烈程度。

海洋中声遥感也有很重要的应用。在大洋中相距上千千米的多个点上安放若干个声发射器和接收器。测量声在各点间传播的平均时间与往复传播的时间差，通过计算机反演，可以推算这些点包围的大面积海域的声速水平分布和海水流速、流向等，这种方法称为海洋声层析法，可用来监视中尺度涡的情况。利用声波在海面反射回波的到达时间变化及其平均值，可以测量海面的波浪和潮高，也可以监视湾流边界的变化。利用海中两个固定点之间声信号传播时间的起伏，或声信号振幅、相位起伏谱，可以观察海中波浪、内波和微观温度不均匀的运动变化状况。海洋中随海流运动的散射体对声波会发生散射，利用散射声波的多普勒效应可以观测海水的流速、流向。利用海中生物体和悬浮体对声的反射和散射可以观察海中深水散射层（见水声学）的情况及鱼类资源的分布，也可以观察海水中锋面、内波的运动情况。

高频水下噪声与海面风速有一定的对应关系。利用放置在海底的水声接收器接收高频噪声，可以监测海面的风速。放置在声道轴上的水听器可以接收远距离的水下火山爆发、水下爆炸、海啸和水生动物发出的声音，测定它们的位置和运动情况。在大洋中相距几百千米放置多个接收换能器，接收大面积海域内的噪声并经过数学反演，可以弄清海域内噪声源的分布，从而判断各处海面、海下的扰动情况。

利用声波在海底的反射可以测量海深，近年来发展的多波束测深仪可以同时测量多点的海深，并能自动地绘出海图。旁视声呐向海底发射倾斜的窄束声波并接收海底不平整处散射回来的声波，在记录器上显示出海底地貌声图。通过对地貌声图的判读，可以得出海底不平整程度、表层底质的性质、沉船、礁石等的分布情况。

浅层剖面仪垂直向水下地层发射声波并接收各层的反射信号，通过对记录的定性判读，可以判断几十米以内地层的情况，辅助钻探取样，迅速地掌握较大面积海底工程地质情况。向海底发射低频声波，通过反射法和折射法可以测量深层底质的分层和声速分布，对海底石油和其他矿藏的勘探是重要的手段。利用声学方法识别海底底质的技术目前正在迅速发展。

在陆地上进行人工地震勘探是了解深层地质和探矿的主要手段之一。近年来发展了地质全息技术和三维地震勘探技术可以取得更多的地层信息。

收听矿井中岩石受压时声发射的信号，有助于了解岩石受力和破坏状况，可预报灾害，受到人们的重视。

参考书目

1. C.S.Clay and H.Medwin，Acoustical OceanogRaphy，John Wiley & Sons， New York， 1977.