侧扫声纳

侧扫声纳运作示意图

侧扫声纳（英文：side-scan sonar），是一种利用声波反射的原理来提供海床水平影像的水下探勘仪器，其优点为可对海床做大范围区域的探测调查，在海床地貌描绘、海床沉积物性质辨别、以及水中目标物搜寻等水下工作上，均扮演着极为关建的角色。

系统单元

侧扫声纳系统主要由四个部分组成，分别为:

• 定位系统：使用GPS提供定位资料
• 底拖音鼓（拖鱼）：包含声波发射器及接收器
• 收集与控制电脑：含收集及处理软件，可提供声纳回散射讯号的数化及记录并接收定位资料，可即时显示水下影像
• 控制单元：拖鱼和电脑间的硬件界面，传送控制电脑指令至拖鱼，并接收拖鱼回散射讯号传回电脑纪录

运作原理

侧扫声纳通常拖于船后，当其运作时，由拖鱼两舷的音鼓向海底发射扇形声波，声波经海床反射回之讯号由拖鱼本身的接收器接收并透过电缆传至纪录器，回讯经纪录器处理后再和定位资料结合即可得到探测范围的海床影像。

影像

由于海床地形起伏不定且有不同的底质，使的回讯有不同的散射能量。侧扫声纳系统依回讯的声波强弱透过记录器处理成深浅浓淡的灰阶二维图像。回讯越强，侧扫声纳图像上的颜色越浓；反之，若回讯较弱，侧扫声纳图像上的颜色则较较淡。

应用

侧扫声纳能迅速、有效的对海床做大范围区域的探测调查，多应用于水下探勘、搜寻等相关水下工作，例如:

• 水下目标物搜寻
• 海床地质地貌调查
• 渔业应用
• 生物环境调查
• 石油工业应用
• 海洋环境调查
• 海底矿场及资源调查
• 浚渫之监控
• 管线调查
• 多功能水下载具配搭（ROV、AUV等），同时获得多种海底讯息（如震测、水下摄影、海底采样等）

历史

以声波反射原理发展的声纳技术，在第二次世界大战时因军事需求而发展迅速。其中在侧扫声纳方面，最早是由德国科学家Julius Hagemann在美国海军水雷防御研究室（Navy Marine Defence Laboratory）进行声纳研究，并于1958年发展出侧扫声纳的雏形。而实验是以麻省理工学院的Harold Edgerton博士为主，于Scripp海洋研究所进行实测。在1950年代，美国军用的侧扫声纳是由西屋科技（Westinghouse）代为生产，设计以军事目的（水雷、潜艇探测）为主。

商用的侧扫声纳最早是在1960年由Kelvin Hughes所生产，名为Transit Sonar，其利用杆子固定于船上。从1963年开始，以Harold Edgerton团队为代表，开始利用侧扫声纳进行水下沉船探勘。接着在1963到1966年，Martin Klein团队成功研发利用双频、底拖的探勘方式发展新式侧扫声纳，并在1968年集资发展高频（500KHZ）商用双频侧扫声纳系统。而最早的侧扫声纳训练手册是在1985年时，由Charles Mazel所发表。

1980年代为近代侧扫声纳发展阶段的分水岭。各商用侧扫声纳蓬勃发展，资料展示亦由原本的类比讯号影像输出进步为数码信号影像输出。

参考资料

• 水試所電子報-側掃聲納系統在海洋科研上的應用. [2016-05-23]. （原始内容存档于2019-09-17）. 
• 側掃聲納(Side Scan Sonar)在水下遙測技術上之應用. [2016-05-23]. （原始内容存档于2019-05-13）. 
• 刘佩琨，2007，侧扫声纳数位影像之解析与辨识分析研究，国立台湾大学海洋研究所博士论文
• 陈昭儒，2008，侧扫声纳回散射讯号之海床地貌影像分析研究，国立台湾大学海洋研究所博士论文