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聲遙感技術有有源方式和無源方式兩種,在大氣中利用聲波的傳播時間可以測量聲速、風速、溫度或溫度梯度。在同一接收點接收從不同高度發出的聲波,用儀器測出傳播時間和發聲點的位置,在一定的假定條件下可以計算各點的溫度和風速。

1 聲遙感 -類型

  聲遙感技術有有源方式和無源方式兩種。

  有源方式是由測量處發出聲波,利用物質的聲學參量,如聲速、密度、聲阻抗、聲吸收係數的特點及其在時間和空間的變化引起的聲傳播時間和幅度、相位的變化,或是利用聲在媒質不均勻處、界面引起的聲反射和散射特性來判斷媒質的狀況。

  無源方式則是測量被測物發出的聲波來判斷媒質的特性。

2 聲遙感 -應用

大氣中的應用

  在大氣中利用聲波的傳播時間可以測量聲速、風速、溫度或溫度梯度。在同一接收點接收從不同高度發出的聲波,用儀器測出傳播時間和發聲點的位置,在一定的假定條件下(如假定大氣是分層不均勻的),可以計算各點的溫度和風速。用一種叫聲雷達的設備,以定向聲發射器向大氣中發射聲波,並接收由大氣湍流散射回來的聲波,通過對散射波的分析,可以判斷大氣中湍流的情況,提供重要的氣象資料。

  在大氣中次聲可以傳播很遠的距離。用次聲接收陣接收遠距離傳來的次聲並加以分析,可以監測地球上遠距離發生的能產生強次聲的現象,如火山爆發、颱風、雷暴、睛空湍流、龍捲風、核爆炸等,判斷它們發生的地點、時間和強烈程度。

海洋中的應用

  海洋中聲遙感也有很重要的應用。在大洋中相距上千千米的多個點上安放若干個聲發射器和接收器。測量聲在各點間傳播的平均時間與往複傳播的時間差,通過計算機反演,可以推算這些點包圍的大面積海域的聲速水平分佈和海水流速、流向等,這種方法稱為海洋聲層析法,可用來監視中尺度渦的情況。利用聲波在海面反射回波的到達時間變化及其平均值,可以測量海面的波浪和潮高,也可以監視灣流邊界的變化。利用海中兩個固定點之間聲信號傳播時間的起伏,或聲信號振幅、相位起伏譜,可以觀察海中波浪、內波和微觀溫度不均勻的運動變化狀況。海洋中隨海流運動的散射體對聲波會發生散射,利用散射聲波的多普勒效應可以觀測海水的流速、流向。利用海中生物體和懸浮體對聲的反射和散射可以觀察海中深水散射層(見水聲學)的情況及魚類資源的分佈,也可以觀察海水中鋒面、內波的運動情況。

  高頻水下雜訊與海面風速有一定的對應關係。利用放置在海底的水聲接收器接收高頻雜訊,可以監測海面的風速。放置在聲道軸上的水聽器可以接收遠距離的水下火山爆發、水下爆炸、海嘯和水生動物發出的聲音,測定它們的位置和運動情況。在大洋中相距幾百千米放置多個接收換能器,接收大面積海域內的雜訊並經過數學反演,可以弄清海域內雜訊源的分佈,從而判斷各處海面、海下的擾動情況。

  利用聲波在海底的反射可以測量海深,近年來發展的多波束測深儀可以同時測量多點的海深,並能自動地繪出海圖。旁視聲吶向海底發射傾斜的窄束聲波並接收海底不平整處散射回來的聲波,在記錄器上顯示出海底地貌聲圖。通過對地貌聲圖的判讀,可以得出海底不平整程度、表層底質的性質、沉船、礁石等的分佈情況。

  淺層剖面儀垂直向水下地層發射聲波並接收各層的反射信號,通過對記錄的定性判讀,可以判斷幾十米以內地層的情況,輔助鑽探取樣,迅速地掌握較大面積海底工程地質情況。向海底發射低頻聲波,通過反射法和折射法可以測量深層底質的分層和聲速分佈,對海底石油和其他礦藏的勘探是重要的手段。利用聲學方法識別海底底質的技術目前正在迅速發展。

陸地上的應用

  在陸地上進行人工地震勘探是了解深層地質和探礦的主要手段之一。近年來發展了地質全息技術和三維地震勘探技術可以取得更多的地層信息。

  收聽礦井中岩石受壓時聲發射的信號,有助於了解岩石受力和破壞狀況,可預報災害,受到人們的重視。

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