人们是怎样逐步掌握声学规律的:现代声学——声学在20 世纪的大发展(7)

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20世纪各学科的发展(续)

2.有关海洋、大气、地壳的声学在1912年冰海沉船和在一次大战后期,由于德国潜艇战对协约国的威胁,在法国、英国、美国开展了水下探测的研究,研制出了声呐。后来并用于测量海深和探鱼。1919年德国开始了海水声速垂直分布对水声传播影响的研究。二次大战期间水声设备,包括主动式声呐、被动式声呐、探雷声呐、声制导鱼雷都已普遍使用。在使用中发现海洋中传播的许多问题,进行了广泛深入的研究,发现了深海声道,声波在声道中可以传播很远的距离,测量出了海洋噪声与海况,船舶来往等的关系。发现了深水散射层并研究了各种水中物体对声的反射。建立了各种水文条件下声传播的理论。二次大战以后,由于计算机和数字信号处理技术的发展,声呐和水声技术有了很快的发展,广泛使用多波束形成、脉冲压缩等技术,探测距离也比以前大的多。在海洋开发方面,70年代出现了多波束测深仪、多普勒海流剖面仪等,可以大范围精确测量海底地貌和不同深度流速。对海洋研究有很大的推动。80年代末90年代初提出了海洋声层析技术和大洋气候声学测温技术,不但能测量一个大面积海区的温度场和流速场,而且利用声在全球大洋的传播,测量推算地球的温升,把海洋声学推向全球范围。由于计算技术的发展,出现了计算水声学,用多种方法可以计算复杂水文和海底情况下的声场。提出了匹配场等方法,可以反演海底,水文分布的情况,也可用于目标探测。

大约在1929年开始注意到大气中充斥着低频率的声波(次声)。但对次声研究最大的推动还是核武器的竞赛,使各国都觉得有必要使用各种手段,包括远距离监测的次声监测网以监测核爆炸。并且对波在大气波导中的远距离传播,包括次声波、声重力波和内重力波的传播及各种对传播有影响的因素都进行了深人的研究。对爆炸引起的次声和其他自然现象如火山爆发、极光、恶劣天气等引起的次声进行了广泛的研究。数字技术的发展促进了次声记录和分析的发展。一直到今天,利用次声监测全球各地的核爆炸仍然是次声的重要应用。此外,次声还可以对恶劣天气进行监测和预报。

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