現在，讓我們來較為詳細地研究一下，在水下發射出的聲脈衝，是怎樣變成回聲探測所必須的定向聲線的。把一種能變為另一種能的裝置，叫做換能器。在聲呐中，這種裝置可以把電振動變為聲振動，就像揚聲器把電信號變為聲信號（空氣振動），傳聲器把聲振動變為電振動一樣。但是，由於空氣和水的聲學性質不同，它們的結構有很大差別。揚聲器和傳聲器是電動式的（帶電導線和恒定磁場相互作用產生機械振動），而換能器中通常利用的是某些材料在電場或磁場影響下能改變自己體積的特性。這裏有必要講一講3種物理現象：磁致伸縮、壓電效應和電致伸縮。
磁致伸縮換能器利用的是磁場。其磁場通常是交流電通過線圈時在線圈裏形成的。線圈內放有磁性材料，磁性材料在交變磁場作用下，或是膨脹，或是收縮。這種換能器通常在頻率不超過10萬赫時使用。線圈本身經過仔細絕緣，因此，整個裝置可以放心地放入水中。
壓電換能器的主要元件是石英晶體。石英晶體在電場作用下，主要在一個方向改變自己的長度，因此，電振動產生機械振動，機械振動又傳給水。反過來，水振動（聲波）引起晶體機械振動，在晶麵上形成交變電場，很容易用記錄裝置記錄下來。實踐中應用最廣的電致伸縮換能器也用類似方法工作。這種換能器的特點是：某些材料（陶瓷）體積的變化依賴於所加電場強度，而與其符號無關。類似的材料可以舉出的還有鈦酸鋇和鈦—鋯酸鉛。
電致伸縮換能器以及壓電換能器，都可以不透水層。但是，這種不透水層必須保證換能器產生的振動能“進入水中”。聲波在液體介質中傳播，經過金屬或橡膠薄膜，把振動傳給水。
現在有一個問題：用什麼方法才能產生定向聲束。水中或空氣中產生的聲從聲源向所有方向傳播（球對稱）。第一次世界大戰期問，隻能用聲波測出潛艇的距離，並不能測定潛艇的位置。如果能造出像探照燈光束一樣的聲波束，就能迅速測定目標的方向（在射線束寬範圍內）。使用嚴格定向接收反射信號的接收裝置，也能獲得類似的結果。實際製造聲呐時，這兩種原理都用上了。
目前，聲束的形成是基於幹涉現象的應用：兩列波以同一相位傳播時相互疊加，形成較強的波；而在截然相反的相位運動時則相反，它們相互抵消。因而，相互靠近的兩個聲源將會形成一係列極小值和極大值（相應於聲波抵消或重疊的地方）。結果，聲強的分布就具有“花瓣形”的特點——形成一係列聲束。隨著聲源數目的增加，幹涉圖越加複雜：形成各種大小的“花瓣”（波束的係統）。其中有一些很小很弱，但同時還有位於排成一條線的聲源中間同聲源連線垂直的強聲束。定向接收反射信號的方法同定向發射的方法相同。在許多聲呐係統中，同一個換能器（或一組換能器）通常既用來發射也用來接收聲信號。
發射換能器（發射機）發出短的聲信號（脈衝），其頻率取決於發生器的頻率和換能器的固有頻率。像脈衝持續時間這種很重要的信號特性用開關選定。脈衝發射時接通鍾表機械。脈衝到達目標後反射回來，由於聲在傳播中的衰減和目標隻反射照射在它上麵的部分能量，回聲信號是比較弱的。反射回來的聲脈衝進入接收換能器（接收機）。脈衝在這裏又變成電信號，放大並被測量儀器記錄。大多數聲呐係統中，反射信號可以用目力觀察，經常是記錄在自動記錄儀的紙帶上。發射機剛一發生脈衝，自動記錄儀的筆尖就橫跨紙帶運動。鍾表機械通常附在自動記錄儀上。反射信號進入接收裝置，自動記錄儀的筆尖就在紙帶上記上標誌。根據標誌間的距離，可以判斷信號發射和接收之間所經過的時間。在脈衝傳到目標和返回的過程中，自動記錄儀的紙帶緩緩地做垂直於筆尖運動方向的運動。下一個脈衝發射時，筆尖回到垂直方向的初始位置，又開始做橫向紙帶的運動。如果到目標的距離沒有變化，那麼，經過反射信號的全部標誌可以作一根同紙帶兩邊平行的直線。否則，這根直線就成了傾斜線。