目前，應用于水下聲波監測的裝置普遍采用傳統的聲波產生原理產生探測聲波，即：通過電磁線圈和永磁體的相互作用帶動振動元件振動產生聲波，在兩個或更多聲波相遇時，它們會彼此相加或減去，相互影響疊加，通過聲波的干涉實現聲波的合成。但是，傳統陣列式發生器依賴機械結構，在體積結構、響應速度、能量損耗、控制精度方面存在固有短板。

對此，本成果突破性創新地提出了首款基于表面靜電放電技術的水下智能聲波合成和目標監測系統，開創性地將高能脈沖放電原理引入水聲探測領域。該裝置通過智能總控模塊協同時序-位姿控制電路，精準調控多單元表面放電陣列的激發時序與空間位姿，利用靜電放電瞬態熱過程意效電-聲轉化特性，實現更為精確的水下三維聲場的智能合成與定向增強，特別適用于渾濁水域及復雜海底地形環境，有望進一步提升海洋資源勘探、水下設施運維等場景的監測效率。

本成果主要結構包括總控制器、時序-位姿控制電路、聲波合成裝置和壓電傳感器，主要機制是靜電放電，靜電放電(Electrostatic Discharge)是具有不同靜電電位的物體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉移。靜電放電可形成高電壓、強電場和瞬時電脈沖，其中火花放電是帶電體之間發生的通道單一的放電，有明亮的閃光和短促的爆裂聲。在工作過程中，總控制器發送指令到時序-位姿控制電路，時序-位姿控制電路控制聲波合成裝置的沿面靜電放電單元的偏轉角度和放電時序，沿面靜電放電單元放電產生聲波向外傳播；不同聲波傳播干涉形成特定方向、脈寬的聲波探測信號；聲波探測信號接觸到水中物體后反射回波，壓電傳感器在聲波信號覆蓋范圍內收到回波信號并反饋信號給總控制器，總控制器根據反饋信號分析水中物體的方向、距離信息，發出控制指令給時序-位姿控制模塊，實時調整合成的聲波探測信號的方向和脈寬。

圖1.聲波合成示意圖