水聽(tīng)器與換能器作為水下聲學(xué)系統(tǒng)的核心組件，雖均涉及聲波與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，但在功能定位、技術(shù)原理及應(yīng)用場(chǎng)景上存在本質(zhì)差異。
功能定位：被動(dòng)接收與主動(dòng)發(fā)射的分野
水聽(tīng)器本質(zhì)上是水下聲波接收器，其核心功能是被動(dòng)捕獲環(huán)境中的聲信號(hào)，通過(guò)壓電陶瓷或光纖傳感技術(shù)將聲壓變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。典型應(yīng)用包括海洋噪聲監(jiān)測(cè)、水下目標(biāo)定位(如潛艇探測(cè))及管道泄漏聲紋分析。例如，在深海油氣勘探中，水聽(tīng)器陣列可捕捉地層反射的微弱聲波，為地質(zhì)結(jié)構(gòu)成像提供數(shù)據(jù)支撐。
換能器則屬于聲波發(fā)射-接收一體化設(shè)備，兼具電能與聲能的雙向轉(zhuǎn)換能力。其主動(dòng)發(fā)射功能通過(guò)壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為高頻聲波(如超聲波);同時(shí)可通過(guò)正壓電效應(yīng)接收回波信號(hào)。典型場(chǎng)景包括水下通信(如聲吶電話)、目標(biāo)探測(cè)(如前視聲吶)及測(cè)距(如多普勒流量計(jì))。例如，在無(wú)人潛航器導(dǎo)航中，換能器可發(fā)射聲脈沖并接收海底回波，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度。
技術(shù)原理：?jiǎn)蜗蚪邮张c雙向轉(zhuǎn)換的差異
水聽(tīng)器的技術(shù)核心在于高靈敏度聲壓感知，其設(shè)計(jì)側(cè)重于低噪聲、寬頻帶接收能力。例如，光纖水聽(tīng)器通過(guò)光相位變化檢測(cè)聲壓，靈敏度可達(dá)-180dB re 1μPa/√Hz，適用于極低信噪比環(huán)境。
換能器的技術(shù)關(guān)鍵在于雙向能量轉(zhuǎn)換效率，需平衡發(fā)射功率與接收靈敏度。例如，醫(yī)療超聲換能器采用1-3型壓電復(fù)合材料，既可發(fā)射MHz級(jí)高頻聲波實(shí)現(xiàn)組織成像，又能接收微弱回波信號(hào)。其頻響范圍通常覆蓋kHz至MHz頻段，以適應(yīng)不同探測(cè)需求。
應(yīng)用場(chǎng)景：環(huán)境感知與交互控制的互補(bǔ)
水聽(tīng)器主要服務(wù)于環(huán)境聲學(xué)監(jiān)測(cè)，如海洋生物聲學(xué)研究、地震海嘯預(yù)警及人工噪聲污染評(píng)估。其優(yōu)勢(shì)在于非侵入式被動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)干擾極小。
換能器則聚焦于主動(dòng)聲學(xué)交互，包括水下通信、目標(biāo)識(shí)別及流體測(cè)控。例如，在智能水壩系統(tǒng)中，換能器陣列可發(fā)射聲波并分析回波特征，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流速度與泥沙含量，為調(diào)度決策提供依據(jù)。
兩者雖技術(shù)路徑不同，但常協(xié)同工作。例如，在水下機(jī)器人避障系統(tǒng)中，換能器發(fā)射探測(cè)聲波并接收回波，水聽(tīng)器則輔助分析環(huán)境噪聲，共同構(gòu)建高可靠性感知網(wǎng)絡(luò)。
