Ein Hydrophon-Array besteht aus einer Reihe von Hydrophonen, die an bekannten Stellen angebracht sind. Diese Hydrophone können in einer Reihe auf dem Meeresboden platziert, in einer vertikalen Linie in der Wassersäule verankert oder in einer horizontalen Linie z.B. hinter einem Boot oder Schiff geschleppt werden. Schall, der von einer weit entfernten Quelle, z. B. einem U-Boot, auf das Array trifft, erreicht jedes Hydrophon zu leicht unterschiedlichen Zeiten, je nach der Richtung, aus der der Schall kommt. Dieser Zeitunterschied wird als Ankunftszeitdifferenz bezeichnet und kann in eine Richtung umgerechnet werden. Anhand dieser Informationen von allen Hydrophonen im Array kann die Richtung, aus der der Schall kommt, genau bestimmt werden.
Selbst ein einfaches Array, das nur aus zwei Hydrophonen besteht, kann die ungefähre Richtung angeben, aus der ein Schall kommt. In der Luft macht man das ständig mit einer „Empfangsanordnung“, die aus zwei Ohren besteht. Der von einer Quelle, z. B. einer sprechenden Person, eintreffende Schall erreicht jedes Ohr zu leicht unterschiedlichen Zeiten, je nachdem, aus welcher Richtung der Schall kommt, so dass der Zuhörer die Richtung des Sprechers bestimmen kann.
Eine Hydrophonanordnung kann hinter einem Schiff hergeschleppt oder auf dem Meeresboden aufgestellt werden. In diesem Bild wird der Schall vom Schiff gesendet und vom getauchten U-Boot reflektiert. Der reflektierte Schall erreicht zuerst Hydrophon A, dann Hydrophon B und schließlich Hydrophon C. Die Laufzeitdifferenz zwischen den Hydrophonen im Array wird zur Bestimmung der Richtung zum U-Boot verwendet. Copyright University of Rhode Island
Wenn der Hörer ein einzelnes spezifisches Geräusch erkennen will, sind Hydrofon-Arrays viel besser als einzelne Hydrofone. Das liegt daran, dass die Anordnung in der Lage ist, aus allen Richtungen eintreffende Geräusche herauszufiltern und sich auf Geräusche zu konzentrieren, die aus einer bestimmten Richtung kommen. Dank des besseren Signal-Rausch-Verhältnisses können Geräusche gehört werden, die ein einzelnes Hydrofon normalerweise nicht wahrnehmen könnte. Wenn ein Hydrophon-Array zum Empfang einer bestimmten Schallquelle verwendet wird, kann die Quelle auch leiser sein und trotzdem erkannt werden. Zum Beispiel kann der Projektor in einem Unterwasserkommunikationssystem leiser sein, wenn der Empfänger ein Array ist, das auf die Quelle gerichtet ist.
Hydrophon-Arrays werden verwendet, um U-Boote zu orten, Meeressäuger aufzuspüren und sogar den globalen Klimawandel zu untersuchen, indem Temperaturunterschiede festgestellt werden. Beispiele für Hydrophon-Arrays sind das Sound Surveillance System (SOSUS), eine Reihe fester Hydrophon-Arrays auf dem Meeresboden, und das als Surveillance Towed Array Sensor System (SURTASS) bekannte Schlepp-Array der US Navy.
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