【海洋技术】国外潜艇声隐身前沿技术发展综述

文章转载自公众号：水声之家

经过几十年的发展，潜艇声隐身技术已在实际应用中取得显著成效，如浮阀减振、消声瓦、AIP、低噪声螺旋桨等声隐身技术在潜艇上的广泛应用，使得潜艇隐身性能得以不断提高。虽然潜艇声隐身技术已经取得很大进步，但国外从未停止过对新型潜艇声隐身技术的探索与研究，近期提出并开展了一些非传统的隐身技术及概念研究，以期使潜艇隐身性能获得重大突破。本文将着重对国外目前正在探索与研究的一些潜艇声隐身前沿与新兴技术进行介绍，为我国潜艇声隐身技术发展提供借鉴和参考。

1.1 研制背景

在传统隐身技术日渐成熟的情况下，要继续提高潜艇隐身性能需要探索新的方法。近年来，美国海军开始研究一种可实现潜艇声隐身的超常材料，目前已经取得一些进展。2012年，美国海军超常材料技术在潜艇隐身领域取得重大进展，美国海军研究署向杜克大学超常材料中心投资，正在研制一种内嵌微型水泵的三维晶格多孔金属超常材料的潜艇声隐身技术。韦德琳格(Weidlinger)联合公司在美国海军小企业创新研究(SBIR)基金的资助下，开发出名为“金属水”的潜艇声隐身技术^[1]。2013年，西班牙瓦伦西亚理工大学还成功开发了三维声学隐身结构^[2]。

1.2 概念原理

超常材料是一类具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构，其性质主要取决于人工结构，而不是材料本征性质。用于潜艇覆层的声隐身超常材料是一种声学负折射率材料，可通过对金属或其他固体材料在微观工程结构上进行加工而成。“金属水”覆层技术主要对金属铝材料进行切割和处理，制造出一种六角形晶胞结构的满足特定需求的负折射率材料，并将其纳入潜艇艇壳外覆盖的静音材料内。该方法利用“转化声学”新理论，该理论源于具有不同密度和弹性的材料层所带来的效果，同时也利用传统的机械工程结构、材料和声学理论。通俗地说，声学负折射率材料可以使声波在接触到这种材料的时候传播速度被加快，离开的时候传播速度被降低，整个过程声波不会发生失真，进而躲避声呐的探测。

三维声学隐身结构则是利用设计的环状结构，通过相互干涉，阻止散射的声波散射出去，最终使声波抵消，从而实现三维物体隐身。

1.3 发展现状

国外对于超常材料的研究始于20世纪60年代，最早是在电磁领域，之后拓展到光学、声学等领域，迄今已发展了光子晶体、左手性材料、超磁性材料、声超常材料等。目前，美国、俄罗斯、日本、欧盟等国家和地区都已经开展了超常材料研究工作。2001年，美国国防高级研究计划局实施了超常材料专项研究计划，并从2002年开始将其列入年度国防预算的基础研究和应用研究计划。2006年，英国国防部公布的《国防技术战略》将超常材料技术作为新兴技术列入了重点发展技术领域。

1)潜艇尾流控制隐身技术

2011年8月美国杜克大学的研究人员表示，一种新型材料制成的隐身系统能够通过消除剪切力并减少排水量的方式，在物体经水中通过的时候把水变成静态。杜克大学电气和计算机工程助理研究教授设想在潜艇艇体覆盖一层三维晶格多孔金属材料，这种材料中能够嵌入微型水泵，这些水泵能够控制水流以多种流速流过^[3]。最终目的是让水流加速流入多孔金属三维晶格材料本身的孔隙中，然后在流出的时候速度减缓。流入流出前后，水流速度不发生变化，水流会无缝地闭合在潜艇四周，完全不会产生水流的扰动。

如果这种设想能够实现，即可对潜艇航行过程中产生的尾流进行控制，使舰艇在水中航行能够产生没有物体通过的效果。利用这种方法，能够减少物体在水中运动所需要消耗的能量，同样的潜艇在水中航行的话，理论上也能够节省燃料。一般情况下，固体在水中运动所排出的水量往往比自身的重量要多，如果潜艇在水中运动的剪切力消失或减小，那么潜艇运动所排出的水也会更少。

此前有研究人员表示，可利用莱顿弗罗斯特效应提高潜艇的运行效率，这种方法的原理是:潜艇在水中运动时，艇体与水接触部分的温度要高于水的沸点，从而让水产生绝缘蒸汽层包覆在艇体表面。该蒸汽层能够有效减少航行阻力，但将艇体加热需要大量的能量输入，这与节省潜艇燃料消耗的想法相悖。晶格水泵系统相比莱顿弗罗斯特效应要好得多，因为微型水泵不需要过多的能量。

但三维晶格多孔金属材料目前毕竟还只是一个小的模拟试验，研究人员至今仍未设计出一个与潜艇实际尺寸相匹配的无尾迹控制模型。到目前为止，尾流控制隐身技术设计还仅能对在水中以缓慢速度移动的小物体起到尾流控制作用。然而，现实中的潜艇不仅尺寸更大，而且速度更快，因此，对于如何能够设计出适合大尺寸、快速行进物体使用的尾迹控制模型成为无尾迹技术发展的难点。

2)潜艇覆层声隐身技术

用于潜艇覆层隐身的超常材料于2012年提出，是一种声学负折射率材料，可通过对金属或其他固体材料在微观工程结构上进行加工而成。杜克大学超常材料中心已经使用椎体和圆柱体等简单形状的物体进行了声隐身试验，成功地躲避了声呐的探测。研究人员认为，可以开发出应用于形状更复杂潜艇外壳的声隐身超常材料。Weidlinger联合公司已经通过小企业创新研究(SBIR)基金从美国海军获得资助。该技术不是简单进行喷涂的涂层技术，而是在潜艇外壳增加一个覆层，因而会导致潜艇的重量增加。目前该技术处于小企业创新研究(SBIR)基金第二开发阶段，软件技术已经达到技术成熟度5，材料技术已经达到技术成熟度4，整体概念达到技术成熟度3。

3)三维声学隐身结构

2013年3月，西班牙瓦伦西亚理工大学运用计算机算法，设计了一个由60个不同尺寸的环组成的笼子形状的塑料结构，并将它围绕在圆球周围。模拟表明，声波散射离开球体后，环状结构能够相互干涉，最终使声波抵消。

研究人员将这个模型挂在一个无回声室的天花板上，打开扬声器，并播放不同频率的声音。对于大多数频率的声音，这个球体都反射出了能够轻易检测到的声波。但是对于8.55kHz的声波，这个球状结构实现了声隐身。

这个研究标志着科学家第一次能够使一个三维物体从声学上隐身。但该技术必须对每个物体定制不同的结构，并且它现在只对来自一个方向的很窄频段的声波有效，如果扬声器被安放到其他地方，这个结构将失效。

美国海军研究办公室对该项研究比较感兴趣，并可能资助这个研究，以发展潜艇上的声呐隐身技术。

1.4 发展前景与影响意义

目前，探测潜艇最主要的方法是声呐探测，包括主动声呐和被动声呐。随着艇用装备及艇体的优化，潜艇的辐射噪声逐渐降低，安静型潜艇成为潜艇部队的主力。对于安静型潜艇而言，主动声呐是最佳的探测方法。声学负折射率超常材料能够通过对声波能量进行引导和吸音来抑制各种散射声波和反射声波，从而使目标在主动声呐探测下隐身，同时还可以降低水体造成的结构振动，从而降低被动声学信号并提高航行速度。

开发中的新技术从根本上改进了结构体面对声呐探测的隐身能力，可以帮助海军减少水下目标的噪声信号、降低主动声呐信号，解决目前安静型潜艇暴露的最主要因素，提高潜艇生存能力，是一项具备改变水下战场作战规则(隐蔽与搜索)能力的技术。

2.1 研制背景

潜艇在海上面临水雷和鱼雷的威胁，这些水中兵器一般以潜艇所发出的信号追踪目标，其中艇体振动辐射是潜艇所发出的一种重要信号，给潜艇安全带来了重大威胁。因此各国均在开展各种研究，其中，通过在艇体表面安置作动器来抵消艇体振动已经成为降低潜艇振动辐射信号的重要手段，而作动器的性能与所用的磁致伸缩材料息息相关。

20世纪40－60年代，人们发现镍、钴及铁氧体材料具有较明显的磁致伸缩特性(磁致伸缩率约10－5量级)，它们通常被称为传统磁致伸缩材料。传统磁致伸缩材料具有居里温度高和机械性能好等优点，但是磁致伸缩率很小。1973年，Clark发现Terfenol－D材料在室温下具有10－3量级的磁致伸缩率，但是机械性能差，特别是抗拉伸能力弱，脆性大，而且由于材料中需要添加稀土元素Tb和Dy，成本高。传统磁致伸缩材料和Terfenol－D材料都具有显著优点，但同时又有明显缺点，从而限制了它们的应用，促使人们继续追寻更加完善的磁致伸缩材料。

1999年，美国海军水面战中心和能源部艾姆斯实验室共同发现Fe－Ga合金(被命名为Galfenol)同时具有传统磁致伸缩材料和Terfenol－D材料的优点，并具有环境适应性强、经济适用等特点^[4]。

2.2 性能特点

Galfenol材料具有高磁致伸缩性能和良好的力学性能，目前压磁系数可以达到20nm/A以上，拉伸强度在700MPa以上，在100℃范围内磁致伸缩的温度系数在0.6×10^－6/℃以内，居里点在650℃以上。

据海军水面战中心解释，铁本身就被认为是一种磁致伸缩材料，可通过施加磁场和压力改变其形状。当在铁中加入镓元素时，可以10倍计地增强其磁致伸缩能力，Fe－Ga合金的饱和磁致伸缩应变随着Ga的含量多少变化较大，当Ga含量为17%，19%，27%时合金具有最好的磁致伸缩特性。并且，将铝、铍、镍、钼、锡、钴等元素掺杂入Fe－Ga合金中也可以在保持原有结构的基础上，不同程度增加材料的磁致伸缩率，掺杂铝元素时效果最为突出^[5]。

2.3 发展现状

研究人员针对Galfenol材料的本征非线性模型进行大量研究，建立了Preisach模型、Jiles－Atherton模型、Armstrong模型、自由能磁滞等模型，从不同方面获得了磁致伸缩形变与磁场、应力场之间的依赖关系，并对合金成分及材料晶体结构进行研究和实验^[6]。

2012年11月13日，美国海军水面战中心申请该新型磁致伸缩材料专利成功，称为“Galfenol”，也称作铁镓(Fe－Ga)合金，专利号US8，308，874B1。美国海军期望该材料在声呐换能器领域有所贡献，美国海军研究局(ONR)高级研究员JanF.Linberg在评论中曾指出，目前用于声呐换能器的制造材料相比Galfenol而言脆性较大，Galfenol合金能够进行任意加工且保持足够的机械强度和高磁致伸缩率，具有天然抗冲击性，具有取代现有所有声呐换能器用压电陶瓷材料的潜力。而目前该技术面临的最大挑战在于，专利产品技术所制备出的是单晶体形式铁镓材料会受到尺寸限制，并且一旦出现晶体缺陷就会严重影响材料性能。所以如何通过材料成分设计和采取新的制备工艺来制备满足磁致伸缩率要求的多晶材料成为该技术工程化应用的关键^[7]。

2.4 发展前景与影响意义

美国海军对Galfenol磁致伸缩性材料非常感兴趣，因为Galfenol合金的高应变、高应力灵敏度、良好的热－机械性能以及明显的磁致伸缩属性，使其在压力结构支撑、传感器、制动器、声呐换能器等工程领域显示出良好的应用前景，为智能材料的应用提供了更广阔的空间。

Galfenol可作为结构支撑用于机械(如发电机)的振动部件。当机械运转时，Galfenol可吸收振动能量。这样，更少能量被传递到舰船和潜艇的外壳，从而降低其声学信号。此外，Galfenol材料还特别适合于主动控制作动器的研制，与传统的作动器相比，具有高应力灵敏度、高能量密度、高可靠性等特点，并可大幅提升作动器寿命。

尽管目前Galfenol合金仍然处于实验阶段，但已经在诸多工程领域中显示出良好的应用前景，充分发挥Galfenol合金的可加工性，将其制成各类所需要的形状，将使其更具有实用性。

3.1 研制背景

目前潜艇上装备的发射装置，都存在如依赖压缩空气提供发射能量、占用体积大、维护成本高等不足，并且在发射武器负载时，都会产生很大的瞬态噪声，这对潜艇声隐身来讲非常不利，因此需要对现有潜艇发射装置进行改进。另外，未来潜艇平台有可能发生的重大变化，如全电力潜艇，也对发射装置提出新的要求。

3.2 系统构成

电磁发射系统主要有2个性能要求:一是能提供足够的出口速度;二是发射时能够满足负载的制约条件。比如，如果发射的负载是武器，就要考虑发射弹药的敏感性需求[8]。另外，发射作业必须以安全的方式进行，特别是发射涉及到潜艇的压力边界(例如鱼雷发射的情况)。电磁发射系统也不能影响平台的隐身性。

电磁发射系统的主要构成如下:

1)直线电动机。直线电动机有直线感应电动机(LIM)和直线同步电动机(LSM)2个不同形式。它们2个的主要区别是直线同步电动机更小更轻，但是需要在转子中使用永磁体，直线感应电动机则使用导电盘^[9]。

将直线感应电动机和无杆气缸技术相结合，可以克服传统的直线推动方式的缺点。在这种新的发射系统中，产生推力的定子集成在发射管内，发射管的体积更为紧凑^[10]。这样的布置可以被称为综合电动发射管(IELT)，其主要优点包括:

①有多种配置方式。根据负载需求，反应盘可以和负载集成，也可作为一个独立的“反作用力单元”，如图6所示。

②和现有方法相比，能够减少潜艇壳体的穿孔。新方法只需在潜艇壳体上为能源和控制电缆保留穿孔。

③对于2种负载发射方法，发射管是一样的，发射速度和加速度能够实现电子控制(类似于空气涡轮泵和可编程开启阀相结合采取的电子控制方式)。有利于发射多种负载。

电磁发射装置还处在初期预研阶段，目前还有技术需要解决。

电磁发射装置首先要解决负载驱动问题。在电磁发射装置中，驱动负载的是电动机(电磁发射泵)而不是压缩空气涡轮泵。电磁发射泵由压力壳体内部的电动机驱动，具有和空气涡轮泵(ATP)同样的作战性能和负载适应性。

电磁发射泵需要采取能量存储装备来满足负载发射对脉冲能量的需求。民用工业和海军水面舰部门对能量存储技术的开发有助于加快该技术向装备的转化。一旦技术成熟，同样的能量存储技术就可以在后期的系统开发中得到应用。电磁发射泵还需要电子和控制系统，相关的拓扑技术(类似于标准电机驱动)已经由企业和海军进行了充分论证。

另一项工作是改进电动机，使其能够安置在压力壳体外面。像综合电动发射管一样，外置的电磁发射泵为布置能源与控制电缆，只需要在压力壳体上开一个穿孔，穿孔数少于在潜艇壳体内布置电磁发射泵。电磁发射泵在压力壳体内布置时，需要在壳体上为泵轴穿孔留孔。

在电磁发射泵开发的同时，还需要开发无轴气缸以替代压缩空气源，并与发射管集成。综合电动发射管必需的能源和控制系统布局技术也将得到论证，确保其能够适应潜艇作战环境的要求。综合电动发射管将成为真正的外置发射管，并和潜艇的“任务模块”概念结合，让潜艇能够根据任务需求选择负载合适的发射能力。

作为一种概念型的发射系统，综合电磁发射管主要用于未来全电力潜艇平台。因为综合电磁发射管仅需要电力作为发射能源，可以除去当前发射系统对液压系统和压缩空气供应系统的需求，减少潜艇上的噪声源，并且大幅降低潜艇的发射瞬时噪声，全寿期成本更低。

同时，根据电磁发射机构和能量存储的工作方式，综合电磁发射管概念可以按比例缩放，这使其能够发射不同的负载。例如小尺寸的系统能够发射对抗装备，更大比例的系统能够发射武器装备，或者用于UUV的发射和回收。它也可以和任务模块方法相结合，作为附加的发射管模块和能量存储，调节平台的发射能力。

4.1 研制背景

美国海军舰载系统中需要大量的监控传感器进行过程监控，尤其潜艇，还需采用众多与作战任务相关的舷内舷外传感器，而所有这些传感器都需要数据通信设备和电源。由于有线传感器系统存在着诸多不便，如线路安装复杂、费用昂贵，各种故障和维护保养都受限制，所以海军舰艇上开始部署无线传感器，有效降低了布置、维护及与人力相关的成本费用。

无线网络和小功率传感器技术日趋成熟且已获得广泛应用，不仅提高了性能，而且降低了安装费用，但需定期更换电瓶(电池)。由于电池的化学反应中包含危险化学品，因而对其储存和处置还需要特别注意。为了确保传感器持续发挥监测功能，以降低人力与材料成本，还需要特殊考虑难以进入其中进行维修部位的很多传感器的供能问题，以同等耐用、可靠和成本效益高的方式给传感器系统供电成为无线传感器在海军舰艇上部署的最大挑战。

为应对这些问题，海军正在寻求通过采集环境物理场中的能量给无线监控器供电。正在开发的大多数能量采集装置都依靠振动或热量，但二者的存在形式并不足以为潜艇上的现有传感器可靠供电。为应对这种挑战，KCF技术公司正在开发专用于潜艇环境下的能量采集装置－电磁能量采集装置、声能采集装置，该装置采集潜艇上的电磁场脉冲、声场脉冲作为能量存储，进而为传感器系统有效供电，具有安装容易、维护成本低的优点。

KCF技术有限公司由宾夕法尼亚州3个州立大学于2000年共同组建，既可为工业、研究和国防市场客户提供产品解决方案，也可为水下航行、振动、噪声和电机设备工程设计领域提供咨询和解决方案。

4.2 发展现状

1)电磁能采集技术

降低总拥有成本是第4批“弗吉尼亚”级潜艇的目标，总拥有成本包括运营维护成本以及原购置费用等。配有电磁能量采集装置供电的无线传感器，通过减小安装和系统复杂性(电线敷设与管理)而降低运营维护成本，将对潜艇的维护产生明显影响。

该项目得到中小企业创新研究基金(SBIR)资助，用以降低第4批“弗吉尼亚”级潜艇的总拥有成本。整合到潜艇无线监控系统中的电磁能量采集装置将为无线系统稳定供电，提升其工作寿命和监测能力。另外，此项目现处于中小企业创新研究基金第2阶段，其所开发的有关磁场能量采集器的基本技术也为一系列能量采集应用奠定了基础，包括电动机、发电机中的温度传感器、电力监测传感器。

同时，这项技术还适用于其他平台，如美国“俄亥俄”级替代艇项目等。美国航母项目执行办公室、美国海军舰艇总承包商(如美国纽波特纽斯船厂、通用电船公司)等，均有可能在海军平台上采用该项技术。

KCF技术有限公司表示提取最大可用电能的电磁采集器已经开发成功，可以以最优方式采集电磁能并存储于蓄能器，输出功率将能达到100mW以上，有关该仪器的具体参数和制造方法并未公布。2011年10月，KCF技术有限公司称潜艇使用的能量采集装置将于2012年6月完成制造，并于7月开始进行实验室环境下的测试工作，2013年4月前可达到技术成熟度5级，并开始在模拟环境下进行验证^[11]。

2)声能采集技术

与电磁能采集装置原理相同，也可利用声能为潜艇上布放的无线传感器供电。美国就开发出一种声能采集装置，通过收集潜艇噪声，将噪声能量转换成维持无线传感器工作所需的电能。该声能采集装置是由声能收集装置和换能器2部分组成。声能收集装置有许多不同形式，例如霍尔姆兹共鸣器对入射声波进行收集和放大，利用声学晶体共振腔将入射声波驻留等;换能器是声能采集装置的核心部件。根据换能器的不同种类将声能采集装置主要分为压电式、电磁式和静电式3种形式，实现声能到电能的转换。

在本文声采集技术中，运用的是电磁式声能采集装置。该装置是以基于法拉第电磁感应法则的电磁式换能器为换能元件，主要由固定于磁路中的线圈和可振动的铁磁性部件所组成，当一定频率的声波通过时会引起线圈或者铁磁性部件的运动，线圈切割磁力线而产生交变的电流。Tenghsien Lai设计的具有高电压输出特性的声能微型发电机，一个9mm²微型电磁换能器，可获得最大感应电动势为0.24mV。

根据对潜艇机舱内各个位置噪声能量的测算，主机处的噪声能量最大，此外，主机增压器的噪声能量也比较大，应在主机附近安置较多的声能接收装置。另外，由于主机等机器设备的强烈机械振动会产生严重的低频噪声能量，因此机舱内低频、中频和高频噪声都有，所以如果采用不同的声波接收器，接收不同频段的噪声波，即可提高声能采集装置的效率。

4.3 影响与意义

1)降低舰艇传感器系统的成本

通过电磁能量采集装置供电的无线传感器，免除了复杂线路的安装与管理费用，也无需定期更换电池，降低了运营维护成本。在能量采集领域的任何创新成果都会在工业应用中产生重大影响，现有能量采集器(机)所产生的功率以mW为单位计量，100mW以上的输出功率将使军用和商用领域收益。该项目中所取得的各项能量采集方面的技术进步，也将对在“弗吉尼亚”级潜艇或后续潜艇项目中使用各种无线监控设备起到重大保障作用。

2)方便各种新设备的应用

为了实现对关键舰载设备进行监控和维护预测，美国海军军方开展了诸如综合工况评估与可靠性工程等方面的研究。潜艇所处环境特殊，局部压力、温度和可能出现的各种外力都是非常极端的，导致有线输电变得困难而不可行，包括难以进入其中的很多部位，在这样的特殊环境下稳定供电，将使很多新设备能够应用于潜艇中。在海军舰载监控系统和潜艇监控系统中部署各种无线传感器项目一旦得以实施，将实现海军具有强大的监测能力、先进的检测能力以及减员增效的目标。

5.1 研究背景

潜艇作为在水下航行的不规则圆柱体，在主机、发电机、轴系以及各种管系中，都会产生噪声。但是由于潜艇内部空间狭小，且结构极为复杂，因此，潜艇艇员或技术人员往往很难发现并确定噪声源具体位置。这种不能被查明的噪声，有时会严重影响潜艇的隐蔽性^[12]。

2013年5月，韩国科学家发明了手持式声学照相机，它能像热成像摄影机通过温度显示视觉图像一样，使声音形成可视化的色彩轮廓。运用这种仪器能够很方便地搜寻潜艇狭小空间内的噪声源。

5.2 发展情况

声学照相机又名声相仪，是利用传声器阵列测量一定范围内的声场分布的专用设备。它可用于测量物体发出声音的位置和声音辐射的状态，并用云图方式显示出直观图像，即声成像测量。

声成像的研究始于20世纪20年代末期。最早使用的方法是液面形变法。随后，很多种声成像方法相继出现，至70年代已形成一些较为成熟的方法，并有了大量的商业化产品。

德国Gfai Tech GmbH公司的声学照相机，包括1个有麦克风列阵的照相机，1个记录声音和光学数据的记录器和1个装有处理声学和光学图像软件NoiseImage的电脑，如图9所示。

此外，还有比利时LMS公司生产的高清声学照相机，以及挪威Norsonic公司生产的Nor848A型声学照相机。

但这些声学照相机产品体型都过于笨重，有的需要三脚架支撑，有的需要连接多个设备，并不适合在狭小的空间，比如在潜艇内、汽车内或者其他机器内使用。

2013年5月，韩国科学技术院工业设计系的Seok－HyungBae教授，会同SM仪器公司(由韩国科学技术院毕业生Young－KeyKim成立的创业公司)一起研发了一款手持声学照相机，它是世界上第一款此类产品，能够从重机械、家用电器、车辆和船只上面轻易检测到噪声源位置。

5.3 性能特点

这款手持声学照相机采用声成像技术，型号为SeeSV－S205，单手能够轻易握持，重量仅为1.78kg，宽为39cm，高度为38cm。

声成像是基于传声器阵列测量技术，通过测量一定空间内的声波到达各传声器的信号相位差异，依据相控阵原理确定声源的位置，测量声源的幅值，并以图像的方式显示声源在空间的分布，即取得空间声场分布云图－声像图，其中以图像的颜色和亮度代表声音的强弱。将声像图与阵列上配装摄像所拍的视频图像以透明的方式叠合在一起，就形成了可直观分析被测物产生噪声状态。这种利用声学、电子学和信息处理等技术，将声音变换成人眼可见图像

的技术可以帮助人们直观地认识声场、声波、声源，从而便于了解机器设备产生噪声的部位和原因，物体(机器设备)的声像反映了其所处的状态。

在SeeSV－S205型声学照相机的平表面上，5个圆形列阵中总共有30个微机电(MEMS)麦克风。利用波束形成算法，这些麦克风能够识别并定位固定的和移动的噪声源。此外，在机器中央有一个高分辨率光学照相机，它能够以每秒25帧的频率记录图像，并通过无线信号，把声学和光学数据传输给笔记本电脑，从而在电脑软件中显示出声学影像。

这款机器能够识别从350Hz到12kHz的高频率噪声，因此，与传统的声学照相机相比，虽然体积和重量各减少了60%和70%，但是并没有削弱相机的性能。

摄像机背面的3个符合人体学的把手，使仪器具有优良的可用性和移动性，允许用户在机器内或者车内等位置自由移动，以确定噪声源位置。与现存的声学照相机笨重的机身不同，SeeSV－S205型机器是一体式机身，因此不需要其他部件，如图12所示。正是由于其创新的设计，2012年2月，SeeSV－S205型声学照相机获得了红点奖:2013年产品设计奖。红点奖是世界上最负盛名的3个国际设计大奖之一。

5.4 应用前景

作为世界上第一款手持式声学照相机，SeeSV－S205声学照相机具有良好的便携性。尤其是在潜艇的使用和维修过程中均可利用该设备对噪声源进行检测和定位。

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