在海洋探測中，聲波是目前已知的唯一能在水下遠距離傳播的能量形式，在水下定位和通信中有著廣泛應用。利用水聲進行海洋探測時，主要依靠壓電效應進行“電—壓—聲”的能量轉換進行發射，以聲波的形式在海洋中進行探測，然后以壓電效應進行“聲—壓—電”的能量轉換，最終對接收到的電信號進行處理分析。與壓電換能器相比，激光成陣相對容易，激光束所占用空間比較小，且不存在隨聲波頻率而變化的換能器尺寸變化問題，這也源自激光對聲波的高響應帶寬優勢。換言之，激光陣列可實現于一個相對小的孔徑，再結合激光對聲波相位的高分辨捕獲能力，一個小孔徑激光陣列可替代傳統大孔徑的壓電換能器陣列，實現水下目標細節運動的跟蹤。

安泰電子ATA-4000系列高壓功率放大器，可以提供最大3MHZ，310Vpp交流電壓，可驅動水聲換能器構建實驗環境，再調節頻率觀察不同頻率下的實驗現象。

實驗名稱：基于聲光傳感原理的水下目標定位跟蹤方法及實驗研究

實驗原理：

多個水聲換能器在空間中排列成一定的形狀，在被動或主動模式下接收水下聲場的輻射能。由于聲波到達不同水聲換能器子陣列的時間和角度不同，接收到的水聲信號信息不同。通過對水聲信號進行處理，可得到時延、波達方向等信息，進而估計出相應的空間位置坐標、運動軌跡、運動速度、運動趨勢、目標個數等。

實驗框圖：

實驗實拍圖：

實驗過程：

信號發生器發射5個脈沖激勵信號，工作頻率設置為500kHz，信號發生器激勵的峰峰值為1V，通過ATA-4051C功率放大器完成對于信號的放大，功率放大器倍數為100倍，激勵水聲換能器工作。當激光束穿過由水聲換能器產生的聲場時，發生Raman-Nath衍射，光電探測器在此情況下接收0級光及其一側的衍射光。光電探測器與數據采集儀相連。水缸底部布滿消聲尖劈，以消除反射聲波的影響。衍射光振幅與入射角度有關，當入射光和聲場垂直時，衍射光強最大。利用換能器夾持裝置調整換能器俯仰角度，可使聲場與光束相互垂直，提高衍射效率。

應用方向：軍事領域、海洋科學研究

應用場景：水下目標的追蹤與定位、海洋探測、水下考古、水下工程、水下救援、水下軍事、水下通信與導航

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圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標參數

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審核編輯 黃宇