正是聲音的這種穿透本領,使地質學家可以研究位於海底覆蓋層下的地層。通常以很短的脈衝形式發射出來的低頻大功率聲音,能鑽進海底深處。聲音在路上碰到密度不同的海底岩層,就從這些具有不同特征的每個堆積層反射回來。這些反射脈衝就使我們有可能把所發現的地層繪製在圖上。要鑒定所獲得的材料,當然必須對海床進行鑽探。在把鑽頭取出的岩樣同聲呐繪出的反射圖進行比較之後,就可以單用聲呐把海底地層繪製在圖上了。
研究海底內部構造,可以利用通常的聲換能器。但由於這種換能器必須以低頻(低於1萬赫)工作,而且具有大功率,因此,它們的體積必須加大。此外,這種裝置的有效半徑局限於20~30米。最近在研製一種能發射很短的聲脈衝的特種換能器。這種換能器中,電容器放電時,爆炸物會燃燒起來,而爆炸產生的氣體則被空氣“槍”發射。但是,現在最受歡迎的是低頻換能器。第一部這種換能器,名為“電磁脈衝聲源”,是美國麻省理工學院製造的。這部換能器由100匝環氧澆灌的銅帶和一塊直徑40厘米、厚0.625厘米的鋁盤構成。在接通4000伏電源的線圈裏放電,形成脈衝磁場,對鋁盤給予衝擊壓力。鋁盤在壓力作用下“開始”嗡鳴。這部換能器後來又被作了改進,能改變脈衝的形狀,提高分辨能力。英國製造的類似換能器,工作頻域為300~500赫茲,發出的聲脈衝的持續時間為2毫秒。
水下研究工作有時有必要同時利用這3種類型的聲呐。回聲測深儀繪出精確的海底斷麵圖,側掃聲呐給我們提供海底表麵的圖像,而低頻聲呐則指明海底的內部構造。這些圖像換算成同一比率放在一起對照,就使我們對所研究的地區有一個完整的概念。
知識點
熱燥聲
熱噪聲又稱白噪聲或約翰遜噪聲。是由導體中電子的熱振動引起的,它存在於所有電子器件和傳輸介質中。它是溫度變化的結果,但不受頻率變化的影響。熱噪聲是在所有頻譜中以相同的形態分布,它是不能夠消除的,由此對通信係統性能構成了上限。當光電倍增管施加負高壓,而無光投射光電陰極時,由於光電極與倍增極的電子熱發射和玻璃外殼與管座的漏電,導致熱電子由倍增極放大,所引起的暗電流的波動。在記錄儀器上則出現噪聲。
延伸閱讀
收聽“龍宮”之音
西方民間傳說,海裏有能唱歌的美人魚;我國民間傳說,每當月色皎潔的夜晚,海洋裏就會傳出動人心弦的龍宮之歌……雖然這些都是帶有神話色彩的傳說,但是很早以來,漁民們就懂得根據魚類的“歌聲”來捕魚。
現代水聽器是用一種“壓電材料”製成的,常用的是鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。這種材料隻要受到輕微的壓力就會產生電荷。當聲波在水中傳播時,使水聽器上所受的壓力發生變化,壓電陶瓷也就產生了微弱的電信號,再經過放大器放大,人們就聽到了“龍宮”之音。
魚類的歌聲並不是喉嚨裏發出的,它們沒有聲帶。魚類發聲主要靠魚鰾的振動或者靠牙齒、鰭條、骨頭的摩擦。魚聲往往是魚類求偶或集群的信號。漁民們發現,領頭魚發出一聲呼喚,眾魚就會聚攏過來。
我國漁民很早就用聲音來誘魚了,他們在漁船上敲鼓,大黃魚聽到鼓聲就會靠攏過來。現代科學家正在研究各種有效的“喚魚器”,一按電鈕,某種魚群就會召之即來。利用這種“喚魚器”甚至可以實現“海上牧魚”呢!