回聲是指聲波在傳播的過程中，碰到大的反射面時，一部分被吸收，而另一部分被界面反射回來的物理現象。
中國古代，人們就對回聲有了感受和認識，例如，中國南北朝時期的《千字文》中提到“空谷傳聲，虛堂習聽。”天壇的回音壁也是例子。19 世紀上半葉科學家開始研究利用回聲探測技術，1917 年法國科學家保羅·朗之萬制成世界上第一臺回聲探測儀器。19世紀上半葉，科學家們對回聲進行探測技術研究。Griffen等人利用超聲波檢測儀，證實蝙蝠依靠超聲波回聲定位覓食。
回聲廣泛應用于醫學影像、地質勘探、水下考古等領域， 此外，聲納技術可以實現水下通信、遠程控制、水下定位等功能。
定義
聲波在傳播的過程中，碰到大的反射面時，一部分被吸收，而另一部分會在界面反射回來，人們把能夠與原聲區分開的反射聲波稱為回聲。
簡史
中國古代，人們就對回聲有了感受和認識。例如，中國南北朝時期的《千字文》中提到“空谷傳聲，虛堂習聽。”《列子·湯問篇》中的“既去，而余音繞梁欐，三日不絕。”15世紀建造而成的天壇的回音壁也是一個例子。自十六世紀以來，作曲家便通過不同的方式來使用回聲，以此增強音樂效果。十八世紀中期，由出版商策德勒（Zedler）發行的百科全書中，便已經收入了“echo”(回聲)這個條目，定義為“混響，一種聲音的特征”。
19世紀上半葉，科學家們開始了利用回聲進行探測的技術研究。但直到20世紀20年代，回聲測深技術真正得到應用。1917年，法國科學家保羅·朗之萬用天然壓電石英制成了夾心式超聲波換能器，從而產生了世界上第一臺回聲探測儀器。從此，聲學探測加入到海洋探測技術體系中。1925年，德國“流星”號測量船在南大西洋展開科學考察中首次使用回聲測深法，揭示了大西洋底部起伏不平的輪廓。
到了近現代，科學家們發現了動物能夠通過回聲進行定位，并對此展開研究。瑞士的動物學Charles Jurine通過實驗，發現蝙蝠利用聽覺來飛行導航這一事實，但未引起科學界的關注和公眾的理解。20 世紀40 年代，Griffen等人利用超聲波檢測儀，證明了蝙蝠覓食和飛行是依靠超聲波回聲精確地定位和捕獲食物的。自1942年證實蝙蝠具有回聲定位行為以來，人們又陸續發現在鳥類、齒鯨、鼩鼱、馬島猬等動物類群中也具備這種特殊的行為。
原理
物體振動產生聲音后，以聲波的形式傳播。聲波通過介質如空氣、水或固體向遠處傳播。當聲波遇到障礙物，如墻壁或山丘，部分聲波會因聲阻抗變化而被反射回來，形成回聲。
辨別
聽者聽到由聲源直接發來的聲音和反射回來的聲音的時間間隔超過0.1秒(在15℃C空氣中，障礙物距聲源至少17m，才能辨別原聲和回聲)。
應用
聲吶技術：聲吶技術可以實現水下通信、遠程控制、水下定位等功能。聲納可以利用聲波在水中傳播的特性，進行聲音信號的發送和接收，并可以通過分析聲波的回波來獲取關于水下目標的信息。
漁業：回聲探測儀作為一種水下探測魚類的聲學儀器，在評估魚類資源量、監測魚群的行為、魚類種類的鑒別、評估其它水生生物、探測水體底部類別、監測水質和水生生態系統方面有著重要的作用。
醫學影像：超聲波是利用高頻聲波及其回聲的醫學圖像技術。超聲波在人體內傳播時遇到密度不同的組織、器官及病灶，可產生不同強度的回聲，通過儀器接收這些回聲，經過計算機的處理，將這些接收時間不同、強度不同的回聲轉化為視頻信號，成為超聲波影像。通過超聲波影像，可以了解被檢查的組織、器官及病灶的形態、大小、質地、有無血流供應以及運動狀況等特征。
建筑內部損傷檢測：聲學回聲定位技術逐漸成為一種關鍵的非破壞性檢測方法。這種技術通過分析建筑材料內部聲波的反射特性，能夠有效地定位并評估結構中的損傷，如裂縫或空洞。與傳統的檢測方法相比，聲學回聲定位技術具有許多顯著優勢，包括更高的檢測精度、更深的穿透能力以及對復雜結構的適應性。
地質勘探：在石油勘探時，工作人員常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸藥包，放上一列探頭，把炸藥引爆，探頭就可以以接收到地下不同層界面反射回來的聲波，從而探測出地下油礦。
海底探測：回聲可以用來測魚群、潛水艇和沉到海底的船。有些船上裝有回聲測深器，這種儀器會把聲波送入海里。而回聲傳回船上所花的時間，可以用來算出船下任何物體的形狀和位置。
動物行為研究：蝙蝠能發出尖銳的叫聲，然后再用它靈敏的耳朵收集周圍傳來的回聲。回聲會告訴蝙蝠附近物體的位置、大小和形狀，以及物體是否在移動等等，這種技術稱為回聲定位法。研究蝙蝠的回聲定位能力，可以幫助科學家理解蝙蝠如何在黑暗中導航和捕食，這有助于保護蝙蝠種群和它們的生態系統。
水下考古：探測水下古城的過程中，采用多波束測深技術對水下古城所在湖域進行勘查，能夠獲得古城的三維影像圖，掌握古城的確切位置、建筑物現狀以及地形地貌，為古城的開發、研究和保護提供基礎性資料和數據。
研究進展
基于多波束回聲測深儀的水下測繪學與優化：最近，有研究提出了多波束數據處理系統的開發，包括聲納參數配置、數據存儲和點云轉換功能。采用迭代擴展卡爾曼濾波器（iEKF）算法進行里程估計，利用廣義迭代最近點（GICP）算法進行點云配準，有效合并不同時間收集的點云數據。實驗結果表明，該方法實現了較高的測繪精度，滿足水下目標探測的精度要求。
利用自旋-向列壓縮回聲實現測量精度量子增強：清華大學物理系尤力研究組的“利用超冷薩特延德拉·玻色阿爾伯特·愛因斯坦凝聚體中的自旋-向列回聲實現量子增強測量”研究中，利用回聲實現了時間反演，方這項案可以直接推廣到有類似相空間結構的Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型中，從而為在其他自旋系統中實現非線性干涉儀提供新的思路。該研究為基于超冷原子的精密測量應用奠定了基礎。
回聲消除技術：美的集團獲得了一項關于回聲消除方法、裝置、電子設備和存儲介質的專利。傳統的語音交互設備常因為環境噪聲和回聲干擾，造成語音識別不精準、用戶體驗不佳，而美的新專利的核心正是有效解決這一問題。該技術的實現基于復雜的信號處理算法，通過識別和取消環境中的回聲信號，確保用戶的聲音能夠被更準確地捕捉和處理。這一創新在智能家居、視頻會議以及在線教育等多種場景中，都有著廣泛的應用前景。
參考資料 >
回聲地圖線上征集｜你未必聽過這么豐富的回聲.澎湃市政廳.2024-11-21
回聲測深技術的發展.浙江測繪與地理信息科技博物館.2024-11-21
海洋探測技術發展歷史.海洋探測技術博物館.2024-11-21
神奇動物在哪里？.中科院之聲.2024-11-21
聲納技術在水聲通信中的應用.維普資訊.2024-11-21
回聲探測儀的發展趨勢及漁業應用.萬方數據.2024-11-21
基于聲學回聲定位技術的建筑物內部損傷檢測.萬方登錄.2024-11-21
基于多波束回聲測深儀的水下測繪與優化.X-MOL學術.2024-11-22
物理系尤力研究組利用自旋-向列壓縮回聲實現測量精度量子增強的新紀錄.清華大學.2024-11-22
美的集團獲新專利:革新回聲消除技術提升智能設備體驗.搜狐網.2024-11-22
一種回聲消除方法、裝置、電子設備和存儲介質.專利顧如.2024-11-22