用於水下科學研究和捕魚作業的聲呐，都是有效半徑為若幹千米的聲呐。但是對海軍艦艇（最早的聲呐就是用於海軍艦艇的）來說，這樣的距離未免太小了。在20世紀，當裝備有核導彈的潛艇在遼闊的大洋中自由地航行的時候，要發現它們，就需要有效半徑為幾百千米的聲呐了。除了通常的技術問題（脈衝功率、接收裝置的靈敏度等）外，在製造遠距離聲呐時，還必須解決一係列同海洋直接有關的問題。
其中最重要的幾個問題，同作為介質的海洋的不均勻性，尤其是溫度和壓力變化引起的變化有關。例如，溫度每升高1℃，聲速就增加2.7米/秒；深度每增加100米，由於壓力的增加，聲速就增加1.82米/秒。顯然，溫度和壓力都是隨著深度的變化而變化的，而這又引起聲速的變化。因為速度變化時，聲波被折射，所以遠距離聲呐的脈衝軌道就大大偏離直線。
在厚度達120米的海洋上層，由於海水被不斷攪拌，溫度實際上是均勻的（在深度上）。緊接上層的是溫躍層，溫度在其中急劇降低至0℃～2℃。這一層下麵溫度又保持恒定而壓力隨深度而增加。在上層，聲速由於壓力增加而隨深度逐漸增加。靠近上層下界和溫躍層處，溫度急劇變化（降低），以致聲速相應的降低比聲速由於壓力增加而來得快。在溫度已經恒定的溫躍層的下部地區，聲速又由於壓力的增加而增加。在上層，聲束從直線軌跡向上撓曲。因此，強脈衝進入接收裝置，這就保證了能清楚地“看”到位於上層水中的目標。聲脈衝也可以進入溫躍層。但是，由於這一層中的溫度梯度是負的，所以聲束的折射軌跡低於直線。因此，接收裝置記錄到的脈衝能量很小。對聲脈衝傳播影響最大的是上層海水的下界麵。聲速的突然變化，造成聲脈衝傳播方向的急劇變化：形成了聲脈衝傳不到的所謂“聲影區”。上層厚度越小，聲影區越大。在夏季好天氣刮小風的情況下，上層厚度降低到1米時，在50米的深度就可以出現聲影區。
潛艇很容易隱藏在這種地區，通常的聲呐無法發現它們。有兩種偵察這種影區的方法：第一種是把發射換能器裝置在溫躍層。那樣一來，大部分聲脈衝就在這一層傳播，這就能發現位於遠距離的目標。但是，使用這種聲呐，必須有大功率的聲源，因為由於受聲波折射製約的聲束拓寬，脈衝的強度就會降低。第二種方法是使用波長大於上層海水厚度的超低頻聲。對這種聲波來說，海水就像是均勻介質。但遺憾的是，這又使我們回到了換能器體積的老問題上來了。要產生頻率為10赫的任何定向聲束，就得有直徑為200米的換能器！
研製遠距離聲呐最有希望的方向是建立聲發係統（用同定聲道遠距離測距的係統）。聲發的工作原理是應用聲速在溫躍層下麵達到最低值處傳播的聲波。在這一深度產生的聲，由於折射的原因，總是沿與聲速最小值相應的方向傳播，形成一條天然的深水聲道，可以起最好的波導的作用。這種非常有效的聲通道確實存在。通常位於一定的深度，例如，在大西洋是1274米；在太平洋東北部是637米。通過一係列實驗，研究了應用聲發係統的可能性：利用安放在深海聲道區的測聲站，成功地“聽到”了在很遠距離外的爆炸聲。這就使現在的聲發係統能夠發現水下發射導彈的位置。但是，聲發係統在和平事業方麵，也就是在遠距離導航係統中利用的前景最燦爛。現在我們還無法判斷這種聲波導航係統的準確性，但是，拉蒙特地質實驗室（在美國）的科學家，用聲發在印度洋中把信號從百慕大群島發到約20000千米以外距離的實驗，證明了聲發係統具有很大的潛力。