对浅层海底的探测，目前多使用浅地层剖面仪。使用电火花、电磁脉冲或换能器声源，向海底发射几百赫到几千赫声波，接收海底分层和不均匀处反射回来的声波，在记录器上录出类似水墨山水的画，经过判读可以看出海底各层是否平缓，有没有断裂，以及海底各层的性质。这种仪器可以探测海底十几米以内的沉积物和岩层结构，对筑堤、海上平台等工程用途很大。在海底油气资源勘探中目前多使用多通道连续剖面法。

折射波法是用一条发射船，配有组合气枪或炸药等大功率低频声源，接收信号使用装有多道接收系统的接收船，或多个声浮标收到信号之后用无线电送到船上。发射和接收系统距离较远，利用的是以临界角射入地层，在地层中滑行的波。这种方法可以探测深地层的情况，对了解板块结构很有效。

把三维地震仪装在海底，可以接收微地震的信号，构成全球三维结构的彩色图像。

透视海水测量海水的温度场和流速场对掌握海洋的基本状况很重要。卫星上的传感器只能观测到海面现象，不能深入水中，而靠考察船一点一点地采样分析又数据太少太慢，跟不上自然的变化。

大面积海水情况观测目前使用海洋声层析技术，它和医学中的X射线、核磁共振、CT类似，在一个范围的海区周围安放多个能发射声波又能接收声波的潜标。从每一个潜标中发出的声脉冲波，都穿过水体，成为其他潜标的接收。这样就形成穿过水体的多条声线，测量每一条声线，其往返时间差反映海水流速在声线方向的投影，而往返时间的平均值，则反映声线穿过的水体的平均声速，也就是平均温度。把这许多数据送入计算机加以演算，就得出整个水体的温度和流速的三维分布，每发一个脉冲，就可以得到一个瞬间的“照片”。

有一种海洋现象叫中尺度涡旋，其直径为100～200千米，具有很大的能量。为了解中尺度涡旋的结构，国际上曾联手合作派出许多考察船进行了几个月的测量都得不出确切的结果。最后是靠海洋声层析技术得出了确切结果。

地球的体温表工业化产生的二氧化碳和其他温室气体产生的温室效应，使地球温度升高，这会使南极冰盖融化，海平面升高，气候变坏等等。要测量地球平均温度的变化可不是容易的事。最近科学家提出利用声波在大洋声道中传播两万千米的时间变化，反推声道轴上的温度变化，进而推算地球的温升，比在大气里测量要准确省事得多。根据这一原理已在太平洋设了观测网，进行常年观测。

多普勒海流计和相关海流计声波遇到运动的介质，频率就会发生变化，这叫多普勒现象。将高频声波向海中发射，根据回波频率的变化，可以测出近2千米深度范围内100多个层的海水流速，这种仪器在海洋考察船上可以边航边测，比投下海流计链观测有很大的优越性，现在已成为海洋调查的常规仪器了。

用放在海底的倒置测深仪，向海面发射声脉冲，记录往返的时间，可以测量波浪、海平面高度，跃层的上下变化和暖流边界的位置。

利用水下基阵收听海面波浪的噪声，也可以知道海面的风级和浪高。

观察入微为了观察水下物体，目前发展了高分辨能力的数字彩色声纳，这种声纳的波束不断扫描，可以把水下的物体，如井架、沉船，乃至海水中的温泉看清楚。不仅知道有物体，还可看到和光学像很接近的物像。而在水下，只有在很近距离才能得到较好的光学像。这种声纳对深潜器的活动很有帮助。

定位、控制、通信使用声波可以在考察船上和深潜器中的人通话，也可以和穿轻装潜水衣或抗压潜水装的人通话。水下的采油装置、工程设施，都可以利用声波开启或关闭。通过水声，可以对自治式水下机器人发出指令，改变它的运动方式或工作程序。

水下许多自动工作的设备都装有声释放器，水下仪器工作结束后，可以在考察船上发出相应的声指示，打开释放器，使仪器和海底沉块脱钩，自动浮起，由考察船回收。为了使载人潜器或水下机器人能按一定的方式在指定海底地区运动，可以在海底投下应答器。潜器运动时不断向应答器发出声脉冲，收到应答器自动答复的声信号后，可以通过计算机不断计算本身相对海底坐标的位置和运动轨迹，并适当调整自己的运动参数，以满足任务的要求。如果没有这种水下定位系统，深潜器在水下，也许会乱兜圈子，完不成要求观测的任务。

(原载《知识就是力量》1999年第4期)