声纳装备行业市场发展有利不利因素及行业主要技术分析

1、声纳装备行业发展有利因素

（1）声纳技术应用领域持续拓宽，行业发展空间

广阔声纳技术对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪，进行水下通信和导航，在海洋声学环境调查、海洋资源勘探、海洋地形地貌测绘等领域应用广泛。随着海洋高新技术的介入和装备的不断升级，水下地形声学探测技术获得迅速发展，现已成为世界各海洋国家在海洋测绘方面的重要研究领域之一，声纳技术已成为海底石油勘探的主要技术。此外，现代声纳技术可以用来检测和记录洋流的流动速度及方向，用于海洋渔业，如声纳探鱼仪可用于发现鱼群的动向、鱼群所在地点、范围等，以大大提高捕鱼的产量和效率，助渔声纳设备可用于计数、诱鱼、捕鱼、或者跟踪尾随某条鱼等。海水养殖场可利用声学屏障防止鲨鱼的入侵，以及阻止龙虾鱼类的外逃。

（2）行业为国家鼓励发展的战略性新兴产业，有利于行业长远发展

我国《产业结构调整指导目录（2011年本）》中，将“海洋观测、探测、监测技术系统及仪器设备”、“水下潜器、机器人及探测观测设备”列为国家鼓励发展的产业。根据《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011年度）》，公司产品涉及“海洋”产业中的“海洋监测技术与装备”、“信息”产业中的“软件及应用系统”、“新型元器件”和“计算机及外部设备”等。根据《中国制造2025》，公司行业属于“海洋工程装备和高技术船舶”领域，系大力推动突破发展的重点领域。

2、声纳装备行业发展不利因素

（1）行业核心技术国际交流和合作受限

我国水声技术研究起步较晚，面对与西方发达国家存在的客观差距，声纳技术与产品的发展主要依赖于自主研发及生产实践。此外，我国部分核心元器件、高端芯片的研发和生产，目前使用上仍然依靠进口，进口核心芯片的供应保障受制于人，技术封锁和产品禁运对我国特种电子信息领域相关行业的研发和技术进步造成了较大影响。

（2）高端复合专业技术人才相对缺乏

随着我国国力的不断增强和对海洋权益的日益重视，水声行业进入蓬勃发展期，水声信号处理成为新兴的高新技术产业，声纳领域相关产品的研发需要对微电子、声学、电子工程、测绘、计算机、软件等领域有深入研究的高级复合型人才。由于欧美发达国家在声纳技术方面经费投入较大，人才培养及研究起步较早技术及产品优势明显，欧美强国在声纳技术领域占据强势地位。我国水声研究起步较晚，受相关学科技术水平和产业化程度的制约，国内水声技术领域的高端综合型技术人才相对匮乏，给国内相关单位和企业的人才集聚和培养造成压力。因此，专业人才缺乏是制约我国声纳领域发展的不利因素。

（3）研发投入大，研发周期长

声纳领域相关产品应用于各项尖端装备，技术水平要求高，且前期研制具有研发周期长、研发投入高、研发风险大等特点。一方面为推动研发进展，实现技术突破，需要组建涉及多个细分领域的高水平研发团队，相应配置研发资源；另一方面由于研发成功之后的定型周期较长，也存在不确定性，企业可能面临较长时期内无法盈利的风险，需要企业投入大量资金保证研发的顺利进行和企业的正常运转。

3、声纳装备行业技术基本情况

电磁波是空气中传播信息最重要的载体，例如，通信、广播、电视、雷达等。但在水下，电磁波使用受限，因为海水是一种导电介质，向海洋空间辐射的电磁波被海水介质本身所屏蔽，其绝大部分能量很快以涡流形式损耗，而且波长越短，损失越大。光波本质上属于更高频率的电磁波，被海水吸收损失的能量更为严重，而且光在水中的穿透能力有限。因此，它们在海水中均不能有效传递信息。实验证明，在人们所熟知的各种辐射信号中，以声波在海水中的传播性能最佳。声波在水中的传播速度远比在空气中快得多，平均速度约为1,500米/秒（空气中约为340米/秒）。声波在水中传播的衰减亦相对较小，在深海声道中爆炸一个炸弹，在两万公里外亦可以收到信号，低频的声波甚至可以穿透海底几千米的地层。

（1）、声纳概述

声纳是英文缩写“SONAR”的音译，其中文全称为：声音导航与测距（SoundNavigationAndRanging），是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测、定位和通讯任务的电子设备，是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。现代声纳的定义已经超出原有“声音导航与测距”的范畴，凡属于对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水声设备均属于声纳范围。

水声信号是目前已知的唯一能够实现水下有效传输的信息载体，因此，必须应用基于水声信号传输和处理的声纳装备，来完成水下目标探测、识别、通信、导航和信息对抗。声纳作为最重要的观通工具，现在所有的特种作业船只均装备有不同类型的声纳，以适应水下应用的需要，同时也广泛应用于港口、岛礁水下探测、水下观通、水下小目标探测等领域。声纳亦可应用于船舶导航、海洋石油勘探、陆地油井数据采集传输、水下作业、海洋地震海啸灾害预警、水下搜救、水文测量、鱼群探测等领域，具有广阔的应用空间。

（2）、声纳的结构

声纳系统主要包括干端（水上部分）和湿端（水下部分）两个组成部分。湿端主要由水声换能器或换能器基阵组成，干端主要由信号源、发射设备、信号处理平台、电源设备、显控单元等构成。基阵由水声换能器以一定几何图形排列组合而成，其外形通常为球形、柱形、平板形或线列形，有接收基阵、发射基阵或收发合一基阵之分。湿端系统还包括连接电缆、水下接线箱和增音机、与声纳基阵的传动控制相配套的升降、回转、俯仰、收放、拖曳、吊放、投放等装置，以及声纳导流罩等其他辅助设备，干端系统一般有发射、接收、显示和控制等分系统，其中信号处理平台为信息数据处理运算中心。

换能器是声纳中的重要器件，它是声能与其它形式的能如机械能、电能、磁能等相互转换的装置。它有两个用途：一是在水下发射声波，称为“发射换能器”，相当于空气中的扬声器；二是在水下接收声波，称为“接收换能器”，相当于空气中的传声器（俗称“听筒”）。换能器在实际使用时往往同时用于发射和接收声波，专门用于接收的换能器又称为“水听器”。换能器的工作原理是利用某些材料在电场或磁场的作用下发生伸缩的压电效应或磁致伸缩效应。简要声纳系统内部结构参考示意如下：

影响声纳工作性能的因素除声纳本身的技术状况外，外界条件的影响很严重。比较直接的因素有传播衰减、多路径效应、混响干扰、海洋噪声、自噪声、目标反射特征或辐射噪声强度等，它们大多与海洋环境因素有关。例如，声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、海底的影响和制约，会产生折射、散射、反射和干涉，会产生声线弯曲、信号起伏和畸变，造成传播途径的改变，以及出现声影区，严重影响声纳的作用距离和测量精度。现代声纳根据海区声速——深度变化形成的传播条件，可适当选择基阵工作深度和俯仰角，利用声波的不同传播途径（直达声、海底反射声、会聚区、深海声道）来克服水声传播条件的不利影响，提高声纳探测距离。又如，运载平台的自噪声主要与航速有关，航速越大自噪声越大，声纳作用距离就越近，反之则越远；目标反射本领越大，被对方主动声纳发现的距离就越远；目标辐射噪声强度越大，被对方被动声纳发现的距离就越远。

（3）、声纳的分类

声纳系统的分类，按基本工作原理，可分为主动式声纳系统和被动式声纳系统两大类。主动声纳，又称回声声纳，在水中主动发射声波，利用回波探测目标；被动声纳，又称噪声声纳，被动地接收舰船等水中目标的辐射噪声和目标发射的水声信号以探测目标。

（4）、声纳技术的应用领域

声纳技术至今已有一百多年历史，它是1906年由英国的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声纳仪是一种被动式的聆听装置，主要用来侦测冰山。近年来，随着科学技术的高速发展，人类对覆盖地球总面积70%的海洋的认识逐渐深化，海洋因其经济上的巨大潜力和战略上的重要地位越来越被人们所重视。人们利用声波在水下可以相对容易地传播及其在不同介质中传播的性质不同，研制出了多种水下测量仪器、导航、探测等产品。声纳技术已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。