聲波是觀察和測量的重要手段。有趣的是，英文“sound”壹詞作為名詞是“聲”的意思，作為動詞就有“探測”的意思，可見聲與探測關系之緊密。
在水中進行觀察和測量，得天獨厚的更只有聲波。這是由於其他探測手段的作用距離都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人們也只能看到十幾米到幾十米內的物體；電磁波在水中也衰減太快，而且波長越短，損失越大，即使用大功率的低頻電磁波，也只能傳播幾十米。然而，聲波在水中傳播的衰減就小得多，在深海聲道中爆炸壹個幾公斤的炸彈，在兩萬公裏外還可以收到信號，低頻的聲波還可以穿透海底幾千米的地層，並且得到地層中的信息。在水中進行測量和觀察，至今還沒有發現比聲波更有效的手段。
聲吶就是利用聲波對水下目標進行探測和定位的裝置，是水聲學中應用最廣泛、最重要的壹種裝置。它是SONAR壹詞的“義音兩顧”的譯稱，而SONAR是Sound Navigationand Ranging（聲音導航測距）的縮寫。
聲吶分為主動聲吶和被動聲吶。主動聲吶由簡單的回聲探測儀器演變而來，它主動地發射超聲波，然後收測回波進行計算，適用於探測冰山、暗礁、沈船、海深、魚群、水雷和關閉了發動機的隱蔽的潛艇；而被動聲吶則由簡單的水聽器演變而來，它收聽目標發出的噪聲，判斷出目標的位置和某些特性，特別適用於不能發聲暴露自己而又要探測敵艦活動的潛艇。
換能器是聲吶中的重要器件，它是聲能與其它形式的能如機械能、電能、磁能等相互轉換的裝置。它有兩個用途：壹是在水下發射聲波，稱為“發射換能器”，相當於空氣中的揚聲器；二是在水下接收聲波，稱為“接收換能器”，相當於空氣中的傳聲器（俗稱“麥克風”或“話筒”）。換能器在實際使用時往往同時用於發射和接收聲波，專門用於接收的換能器又稱為“水聽器”。換能器的工作原理是利用某些材料在電場或磁場的作用下發生伸縮的壓電效應或磁致伸縮效應。
和許多科學技術的發展壹樣，社會的需要和科技的進步促進了聲吶技術的發展。
“冰海沈船”事件促使了回聲探測儀的誕生。1912年4月14日，英國豪華大客輪“泰坦尼克號”在赴美首航途中的北大西洋與冰山相撞而沈沒，這壹有史以來最大的海難事故引起了很大的震動，促使科學家研究對冰山的探測定位。英國科學家L。F。裏查孫在船沈沒後5天和壹個月以後連續報了兩項專利，利用聲波在空氣中和水中探測障礙物，提出要使用有指向性的發射換能器，但它沒有繼續做工作實現他的專利。1913年，美國科學家R·A·費森登（R·A·Fessenden）申報了水下探測的多項專利並用自己設計的動圈式換能器制造了第壹臺回聲探測儀。1914年4月他用這臺設備（發出的500－1000Hz的聲波成功地探測到2海裏門(3．7公裏）之外的冰山。
緊接著，1914年第壹次世界大戰爆發，戰爭極大地推動了水聲定位定向兵器的發展。第壹次世界大戰期間，德國潛艇大肆活動，展開了“無限潛艇戰”，壹時橫行無敵，對協約國和其他國家的海上運輸造成了很大的威脅，幾乎中斷了橫跨大西洋的運輸。協約國和其他國家十分惱火，相繼發展水聲設備，對水下的潛艇進行探測，當時不少著名的科學家都參加了這壹工作。壹位年輕的俄國電機工程師C。希洛夫斯基很早就在冰海沈船影響下開始了水聲探測設備的研制，第壹次世界大戰開始後，他在瑞士山中養病，感到多反潛戰的重要性之後，把自己的研究轉為使用高頻聲波對潛艇進行；回聲探測的設想。他的建議在1915年2月得到法國政府的采納，事並把它交給法國著名物理學家朗之萬（Langevin）教授負責實施。朗之萬和希洛夫斯基決定使用高頻率的超聲，他們采用雲母靜電換能器，在兩個電極中安放雲母片，加上交變電壓後就可以發射聲波，以碳粒傳聲器做接收換能器，用這樣簡陋的設備在1915年底和1916年初在賽納河的兩岸間作傳播試驗獲得成功，實現了兩公裏的單向傳播，收到了海底的反射信號和200m外壹塊鋼板的反射信號。他們成功的消息傳到英國，英國也成立了壹個小組研制回聲探測儀。
為增大探測距離，就要提高發射的強度和接受的靈敏度，他們利用1880～1881年間發現的壓電效應來產生和接收超聲波，只不過這壓電效應還很微弱。恰巧，當時在電子學領域發明了大功率電子管高頻放大器，這正好用來放大壓電效應。剩下的問題就是尋找具有壓電效應的石英單晶。
1917年11月，朗之萬終於說服壹位眼鏡商獻出他珍藏多年直徑約10英寸的石英單晶展品，從中切出晶片，做成石英壓電接收換能器，配以雲母靜電發射換能器，完成了6km的單程信號收發，後來又利用石英替代雲母完成了8km的單程信號傳播，而且第壹次搜尋到了1500m處潛艇的回波。
英國人知道了朗之萬的成功之後，到處搜尋大塊的水晶，英國地質博物館的水晶展品被搜羅壹空後，又來求法國的水晶眼鏡商人，他們從倉庫裏找到大量水晶塊，制造出回聲探測器。美國科學家聽了英法代表團介紹朗之萬的成功後，也加強了這方面的研究工作。
在這段時間裏，人們還研制了被動聲吶，通過收聽敵艦的噪聲來測定它的方位。最早的被動收聽聲吶只有兩個接收器，通過帶在人頭上的聽診器收聽。為準確地確定距離，後來發展成每側多個水聽器的有空間分布的線陣，靠旋轉線陣，用耳朵判斷敵艦的方位。
可惜直到第壹次世界大戰結束，他們也沒有做出進壹步的成果。超聲回聲探測成功太晚，沒有能在第壹次世界大戰中顯示巨大威力。但是，朗之萬和它的同事們的傑出成就，開創了超聲檢測的應用技術。
第壹次世界大戰以後的年代裏，主動聲吶和被動聲吶都得到進壹步的發展。英美以發展主動式聲吶為主，使用了較高的頻率，使之與本艦的噪聲頻段相差較遠，能不受本艦噪聲幹擾，如朗之萬的聲吶頻率是38kHz，後繼的聲吶頻率也大多在10kHz～30kHz，而且由於頻率較高，可以形成很強的指向性。而此時德國是戰敗國，根據凡爾賽和約的規定，不得建潛艇，並只能有噸位小的軍艦，他們的註意力則集中在發展被動收聽系統。德國的歐根王子號巡洋艦上裝有每側60個水聽器的***形陣，設計精良，對以後的被動聲吶發展影響很大。到1923年時，在法國物理學會50周年紀念展覽會上展出了朗之萬和希洛夫斯基***同研制的回聲探測儀，在當時總***約有3000多條戰艦裝有不同型號的水聲設備。1937年出現了溫度深度計，能很快地測量和計算海水中聲速隨深度的變化，從而掌握聲音傳播的條件，為聲吶的進壹步發展打下了基礎。
第二次世界大戰及戰後年代作為水聲兵器的聲吶得到了較全面的發展。這時期，聲吶作用的距離不斷增加，對目標的分辨能力不斷提高，出現了各種類型的聲吶，大到核潛艇上的巨型聲吶，魚雷頭上的制導聲吶。二次大戰中為了使用聲吶，美國集中力量深入地研究了聲速分布對聲傳播的影響，美國和蘇聯各自獨立地發現了由於水文分布而產生的。大洋聲道”，聲波在這裏不會碰撞海面和海底，而可以傳播很遠的距離。在二次大戰期間，交戰各方***損失壹千多艘潛艇，其中大部分是被聲吶發現的。二戰後，美、蘇兩霸進行軍備競賽，水聲兵器是重要內容之壹。隨著信息論和數字處理技術的迅速發展，核潛艇和核導彈的出現，使原來近距離監測潛艇的戰術性聲探測，發展為在大洋中遠距離監測核潛艇的戰略性聲探測。為了增大探測距離，聲吶降低了使用頻率以減少海洋的吸現收；而為保持較強的方向性，水聽器的數量就要增加，並按壹定的空間分布安裝起來，成為聲吶基陣；為減小自身螺旋槳噪聲的幹擾，常把聲吶安裝在艦首的底部，但這樣艦尾方向就成了聲吶搜索不到的盲區，為此，又發展成用拖纜將聲吶拖在艦尾的海水中，並可調整其深度，叫可變深聲吶，這樣又能使聲吶不受海面惡劣情況的影響；另外，換能器陣的長度要增大，但船的長度又有限，於是在船後拖壹條長長的電纜，裝上數百個換能器，構成幾百米長的拖曳線列陣，放在壹千米深的深水層裏，可探測很遠的距離；為了迅速、大面積地搜索某海區的潛艇，還發展了用直升飛機投放聲吶浮標的方法，如圖3－8。反潛飛機能攜帶八十多個聲吶浮標，浮標布放海面後，由計算機控制，能同時監視三十多個聲吶浮標，迅速對海區實行大面積搜索。
蘇聯解體，兩強對峙的局面消失後，聲吶逐步轉向淺海探測和海洋開發應用的研究。發展了能觀察200～300公裏範圍海洋現象的海洋聲層析術，把大洋當作人體進行透視、層析。最近又發展了大洋氣候聲學測溫，測量大洋聲道的聲速，根據聲速與海水溫度的關系，算出大洋聲道上的溫度，得到由於二氧化碳的溫室效應產生的溫升資料，去解決人類環境保護的重大問題。
現在的聲吶有了飛躍的發展。現代聲吶的作用距離增加了幾百倍，定向精度可以達到幾分之壹度，包括電子計算機和很復雜的大規模集成電路。現代核潛艇聲吶站的換能器，直徑達到幾米，重量達十噸，用電相當於壹個小城市的用電量。現在除了艦載聲吶以外，在港口、重要海峽和主要航道處，都固定地布設有龐大的聲吶換能器基陣，對潛艇來說，這是由聲吶織成的天羅地網。
此外，反探測技術也發展很快。如幹擾聲吶工作的噪聲堵塞技術，降低回波反射的隱身技術，以及幹擾聲吶員判斷的假目標等等。這些在現代軍事術語中叫做電子對抗。
有趣的是，聲吶並非人類的專利，不少動物都有它們自己的“聲吶”。蝙蝠就用喉頭發射每秒10-20次的超聲脈沖而用耳朵接收其回波，借助這種“主動聲吶”它可以探查到很細小的昆蟲及0．1mm粗細的金屬絲障礙物。而飛蛾等昆蟲也具有“被動聲吶”，能清晰地聽到40m以外的蝙蝠超聲，因而往往得以逃避攻擊。然而有的蝙蝠能使用超出昆蟲偵聽範圍的高頻超聲或低頻超聲，從而使捕捉昆蟲的命中率仍然很高。看來，動物也和人類壹樣進行著“聲吶戰”！海豚和鯨等海洋哺乳動物則擁有“水下聲吶”，它們能產生壹種十分確定的訊號探尋食物和相互通迅。
海豚聲吶的靈敏度很高，能發現幾米以外直徑0．2mm的金屬絲和直徑1mm的尼龍繩，能區別開只相差200μs時間的兩個信號，能發現幾百米外的魚群，能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會碰到竹竿；海豚聲吶的“目標識別”能力很強，不但能識別不同的魚類，區分開黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質材料，還能區分開自己發聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波；海豚聲吶的抗幹擾能力也是驚人的，如果有噪聲幹擾，它會提高叫聲的強度蓋過噪聲，以使自己的判斷不受影響；而且，海豚聲吶還具有感情表達能力，已經證實海豚是壹種有“語言”的動物，它們的“交談”正是通過其聲吶系統。尤其是僅存於世的四種淡水豚中最珍貴的壹種－我國長江中下遊的白鰭豚，它的聲吶系統“分工”明確，有為定位用的，有為通訊用的，有為報警用的，並有通過調頻來調制位相的特殊功能。
多種鯨類都用聲來探測和通信，它們使用的頻率比海豚的低得多，作用距離也遠得多。其他海洋哺乳動物，如海豹、海獅等也都會發射出聲吶信號，進行探測。
終身在極度黑暗的大洋深處生活的動物是不得不采用聲吶等各種手段來搜尋獵物和防避攻擊的，它們的聲吶的性能是人類現代技術所遠不能及的。解開這些動物聲吶的謎，壹直是現代聲吶技術的重要研究課題。
和許多科學技術的發展壹樣，社會的需要和科技的進步促進了聲吶技術的發展。
“冰海沈船”事件促使了回聲探測儀的誕生。1912年4月14日，英國豪華大客輪“泰坦尼克號”在赴美首航途中的北大西洋與冰山相撞而沈沒，這壹有史以來最大的海難事故引起了很大的震動，促使科學家研究對冰山的探測定位。英國科學家L。F。裏查孫在船沈沒後5天和壹個月以後連續報了兩項專利，利用聲波在空氣中和水中探測障礙物，提出要使用有指向性的發射換能器，但它沒有繼續做工作實現他的專利。1913年，美國科學家R·A·費森登（R·A·Fessenden）申報了水下探測的多項專利並用自己設計的動圈式換能器制造了第壹臺回聲探測儀。1914年4月他用這臺設備（發出的500－1000HZ的聲波成功地探測到2海裏門(3．7公裏）之外的冰山。
緊接著，1914年第壹次世界大戰爆發，戰爭極大地推動了水聲定位定向兵器的發展。第壹次世界大戰期間，德國潛艇大肆活動，展開了“無限潛艇戰”，壹時橫行無敵，對協約國和其他國家的海上運輸造成了很大的威脅，幾乎中斷了橫跨大西洋的運輸。協約國和其他國家十分惱火，相繼發展水聲設備，對水下的潛艇進行探測，當時不少著名的科學家都參加了這壹工作。壹位年輕的俄國電機工程師C。希洛夫斯基很早就在冰海沈船影響下開始了水聲探測設備的研制，第壹次世界大戰開始後，他在瑞士山中養病，感到多反潛戰的重要性之後，把自己的研究轉為使用高頻聲波對潛艇進行；回聲探測的設想。他的建議在1915年2月得到法國政府的采納，事並把它交給法國著名物理學家朗之萬（Langevin）教授負責實施。朗之萬和希洛夫斯基決定使用高頻率的超聲，他們采用雲母靜電換能器，在兩個電極中安放雲母片，加上交變電壓後就可以發射聲波，以碳粒傳聲器做接收換能器，用這樣簡陋的設備在1915年底和1916年初在賽納河的兩岸間作傳播試驗獲得成功，實現了兩公裏的單向傳播，收到了海底的反射信號和200m外壹塊鋼板的反射信號。他們成功的消息傳到英國，英國也成立了壹個小組研制回聲探測儀。
為增大探測距離，就要提高發射的強度和接受的靈敏度，他們利用1880～1881年間發現的壓電效應來產生和接收超聲波，只不過這壓電效應還很微弱。恰巧，當時在電子學領域發明了大功率電子管高頻放大器，這正好用來放大壓電效應。剩下的問題就是尋找具有壓電效應的石英單晶。
1917年11月，朗之萬終於說服壹位眼鏡商獻出他珍藏多年直徑約10英寸的石英單晶展品，從中切出晶片，做成石英壓電接收換能器，配以雲母靜電發射換能器，完成了6km的單程信號收發，後來又利用石英替代雲母完成了8km的單程信號傳播，而且第壹次搜尋到了1500m處潛艇的回波。
英國人知道了朗之萬的成功之後，到處搜尋大塊的水晶，英國地質博物館的水晶展品被搜羅壹空後，又來求法國的水晶眼鏡商人，他們從倉庫裏找到大量水晶塊，制造出回聲探測器。美國科學家聽了英法代表團介紹朗之萬的成功後，也加強了這方面的研究工作。
在這段時間裏，人們還研制了被動聲吶，通過收聽敵艦的噪聲來測定它的方位。最早的被動收聽聲吶只有兩個接收器，通過帶在人頭上的聽診器收聽。為準確地確定距離，後來發展成每側多個水聽器的有空間分布的線陣，靠旋轉線陣，用耳朵判斷敵艦的方位。
可惜直到第壹次世界大戰結束，他們也沒有做出進壹步的成果。超聲回聲探測成功太晚，沒有能在第壹次世界大戰中顯示巨大威力。但是，朗之萬和它的同事們的傑出成就，開創了超聲檢測的應用技術。
第壹次世界大戰以後的年代裏，主動聲吶和被動聲吶都得到進壹步的發展。英美以發展主動式聲吶為主，使用了較高的頻率，使之與本艦的噪聲頻段相差較遠，能不受本艦噪聲幹擾，如朗之萬的聲吶頻率是38kHZ，後繼的聲吶頻率也大多在10～30kHZ，而且由於頻率較高，可以形成很強的指向性。而此時德國是戰敗國，根據凡爾賽和約的規定，不得建潛艇，並只能有噸位小的軍艦，他們的註意力則集中在發展被動收聽系統。德國的歐根王子號巡洋艦上裝有每側60個水聽器的***形陣，設計精良，對以後的被動聲吶發展影響很大。到1923年時，在法國物理學會50周年紀念展覽會上展出了朗之萬和希洛夫斯基***同研制的回聲探測儀，在當時總***約有3000多條戰艦裝有不同型號的水聲設備。1937年出現了溫度深度計，能很快地測量和計算海水中聲速隨深度的變化，從而掌握聲音傳播的條件，為聲吶的進壹步發展打下了基礎。
第二次世界大戰及戰後年代作為水聲兵器的聲吶得到了較全面的發展。這時期，聲吶作用的距離不斷增加，對目標的分辨能力不斷提高，出現了各種類型的聲吶，大到核潛艇上的巨型聲吶，魚雷頭上的制導聲吶。二次大戰中為了使用聲吶，美國集中力量深入地研究了聲速分布對聲傳播的影響，美國和蘇聯各自獨立地發現了由於水文分布而產生的。大洋聲道”，聲波在這裏不會碰撞海面和海底，而可以傳播很遠的距離。在二次大戰期間，交戰各方***損失壹千多艘潛艇，其中大部分是被聲吶發現的。二戰後，美、蘇兩霸進行軍備競賽，水聲兵器是重要內容之壹。隨著信息論和數字處理技術的迅速發展，核潛艇和核導彈的出現，使原來近距離監測潛艇的戰術性聲探測，發展為在大洋中遠距離監測核潛艇的戰略性聲探測。為了增大探測距離，聲吶降低了使用頻率以減少海洋的吸現收；而為保持較強的方向性，水聽器的數量就要增加，並按壹定的空間分布安裝起來，成為聲吶基陣；為減小自身螺旋槳噪聲的幹擾，常把聲吶安裝在艦首的底部，但這樣艦尾方向就成了聲吶搜索不到的盲區，為此，又發展成用拖纜將聲吶拖在艦尾的海水中，並可調整其深度，叫可變深聲吶，這樣又能使聲吶不受海面惡劣情況的影響；另外，換能器陣的長度要增大，但船的長度又有限，於是在船後拖壹條長長的電纜，裝上數百個換能器，構成幾百米長的拖曳線列陣，放在壹千米深的深水層裏，可探測很遠的距離；為了迅速、大面積地搜索某海區的潛艇，還發展了用直升飛機投放聲吶浮標的方法，如圖3－8。反潛飛機能攜帶八十多個聲吶浮標，浮標布放海面後，由計算機控制，能同時監視三十多個聲吶浮標，迅速對海區實行大面積搜索。
蘇聯解體，兩強對峙的局面消失後，聲吶逐步轉向淺海探測和海洋開發應用的研究。發展了能觀察200～300公裏範圍海洋現象的海洋聲層析術，把大洋當作人體進行透視、層析。最近又發展了大洋氣候聲學測溫，測量大洋聲道的聲速，根據聲速與海水溫度的關系，算出大洋聲道上的溫度，得到由於二氧化碳的溫室效應產生的溫升資料，去解決人類環境保護的重大問題。
現在的聲吶有了飛躍的發展。現代聲吶的作用距離增加了幾百倍，定向精度可以達到幾分之壹度，包括電子計算機和很復雜的大規模集成電路。現代核潛艇聲吶站的換能器，直徑達到幾米，重量達十噸，用電相當於壹個小城市的用電量。現在除了艦載聲吶以外，在港口、重要海峽和主要航道處，都固定地布設有龐大的聲吶換能器基陣，對潛艇來說，這是由聲吶織成的天羅地網。
此外，反探測技術也發展很快。如幹擾聲吶工作的噪聲堵塞技術，降低回波反射的隱身技術，以及幹擾聲吶員判斷的假目標等等。這些在現代軍事術語中叫做電子對抗。
有趣的是，聲吶並非人類的專利，不少動物都有它們自己的“聲吶”。蝙蝠就用喉頭發射每秒10-20次的超聲脈沖而用耳朵接收其回波，借助這種“主動聲吶”它可以探查到很細小的昆蟲及0．1mm粗細的金屬絲障礙物。而飛蛾等昆蟲也具有“被動聲吶”，能清晰地聽到40m以外的蝙蝠超聲，因而往往得以逃避攻擊。然而有的蝙蝠能使用超出昆蟲偵聽範圍的高頻超聲或低頻超聲，從而使捕捉昆蟲的命中率仍然很高。看來，動物也和人類壹樣進行著“聲吶戰”！海豚和鯨等海洋哺乳動物則擁有“水下聲吶”，它們能產生壹種十分確定的訊號探尋食物和相互通迅。
海豚聲吶的靈敏度很高，能發現幾米以外直徑0．2mm的金屬絲和直徑lmm的尼龍繩，能區別開只相差200蔔s時間的兩個信號，能發現幾百米外的魚群，能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會碰到竹竿；海豚聲吶的“目標識別”能力很強，不但能識別不同的魚類，區分開黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質材料，還能區分開自己發聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波；海豚聲吶的抗幹擾能力也是驚人的，如果有噪聲幹擾，它會提高叫聲的強度蓋過噪聲，以使自己的判斷不受影響；而且，海豚聲吶還具有感情表達能力，已經證實海豚是壹種有“語言”的動物，它們的“交談”正是通過其聲吶系統。尤其是僅存於世的四種淡水豚中最珍貴的壹種－我國長江中下遊的白鰭豚，它的聲吶系統“分工”明確，有為定位用的，有為通訊用的，有為報警用的，並有通過調頻來調制位相的特殊功能。
多種鯨類都用聲來探測和通信，它們使用的頻率比海豚的低得多，作用距離也遠得多。其他海洋哺乳動物，如海豹、海獅等也都會發射出聲吶信號，進行探測。
終身在極度黑暗的大洋深處生活的動物是不得不采用聲吶等各種手段來搜尋獵物和防避攻擊的，它們的聲吶的性能是人類現代技術所遠不能及的。解開這些動物聲吶的謎，壹直是現代聲吶技術的重要研究課題。