Kas yra SONAR?

Sonarai, kas tai? || paMOKSLAS || S01E09 (Liepa 2019).

Anonim

SONAR yra technika, kuri naudoja garso bangas, kad suplanuotų arba aptiktų objektus aplinkinėje aplinkoje. Prielaida yra gana paprasta: pirma, išmestų garso bangų grupę objekto kryptimi. Nors atsiras keli bangos, likusios bangos bus atspindimos emiterio kryptimi.

Jei norite įterpti vieną vamzdžio galą į milžinišką jūrą ir uždėti ausį prie kito, jūs tikrai atrodytų lūnas. Tačiau jūs taip pat girdėsite silpną laivų drovėjimą ir įvairių gyvūnų giedojimą toli gilumoje. Leonardas Da Vinčias buvo pirmasis asmuo, kuris atliko šį išradingą eksperimentą (be baimės būti vertinamas) ir atrado šį įnoringą reiškinį. Jis sėkmingai įgyvendino tai, ką dabar vadiname SONAR.

Garso navigacija ir nuotolinis valdymas

Mūšis, skrendantis saulėje. (Nuotraukų kreditas: satit_srihin / Shutterstock)

Prielaida yra gana paprasta: pirma, išmestų garso bangų grupę objekto kryptimi. Nors atsiras keli bangos, likusios bangos bus atspindimos emiterio kryptimi. Žinodamas garso greitį ir laiką, kuris praėjo prieš bangos atkūrimą, "Adroit" imtuvas gali apskaičiuoti objekto atstumą nuo spinduolio.

Nors "Sonar" gali būti naudojamas lauke, jis yra efektyvesnis vandenyje. Taip yra todėl, kad garso bangos dažniausiai kelia didesnius vandens nuotolius. Atsižvelgiant į puikų "Sonar" diapazoną, banginiai gali aptikti objektų formą ir judesius, kurių dydis yra 50 pėdų atstumu esančių teniso kamuoliukų. Žinoma, jie remiasi "Sonar" netgi daugiau nei žvilgsniu pašarams ir stebina jų gimines.

Banginių puodai. (Nuotraukų kreditai: "Catmando" / "Shutterstock")

Aktyvus ir pasyvus SONAR

Parodyta, kaip laivai naudoja SONAR, kad būtų parodytos jūros dangos.

Vėliau pirmasis pasaulinis karas atnešė didelių laimėjimų, leidusių povandeninei priežiūrai ir karo povandeniniams laivams. Povandeninis stebėjimas įgyvendina tai, kas vadinama pasyviu sonaru - technika, kuri nereikalauja savo siųstuvo, nes tai reiškia klausytis garso bangų, kurias skleidžia kiti siųstuvai. Tai reiškia klausytis banginių ir priešų laivų garsų. Įrankis tiesiog aptinka garso bangas, kurios juda link. Tačiau mašinos negali nustatyti šių siųstuvų vietų be kitų pasyviųjų klausos aparatų pagalbos. Jie dirba kartu, kad trianguliuotų siųstuvo vietą, tyliai, nepaaiškindami jų buvimo.

Povandeniniai laivai persiunčia garso bangas ir aptinka jų apylinkėse esančius daiktus, išmatuodamos praėjusį laiką tarp echo priėmimo.

Kita vertus, karo povandeniniai laivai įgyvendina aktyvų sonarą - techniką, kuri naudoja imtuvą, taip pat siųstuvą. Tai technika, kurią labiausiai sujungome su Sonar. Povandeniniai laivai persiunčia garso bangas ir aptinka jų apylinkėse esančius daiktus, išmatuodami praėjusį laiką, kol jie gauna aidą. Išskyrus tik objekto buvimo aptikimą, laipsniškas aukščiausios sudėtingų įrankių pakilimas taip pat leido mums išskirtinėmis detalėmis nustatyti formą, dydį ir orientaciją.

Kompromisas tarp sklaidos ir slopinimo

Tačiau, kadangi atspindimos bangos yra bangos, kurios išsibarsčiusios objektu, galima pagrįstai daryti išvadą, kad jų intensyvumas yra mažesnis, palyginti su pradine, incidentine garso banga. Gautų bangų mažas intensyvumas atvaizduoja tamsius ar netinkamai ryškius vaizdus. Todėl vaizdo kokybė priklauso ne tik nuo mašinos galimybių, bet ir nuo objekto ir vietovės, kurioje šis mechanizmas įgyvendinamas, aspektais.

Pavyzdžiui, daiktai, padengti daugiau kibirkščiuoju ar nereguliuotais paviršiumi, sugeria daugiau garso bangų nei objektai, padengti reguliariais arba lygiais paviršiais. Garso bangų sklidimą taip pat gali paveikti vandens temperatūra ir priemaišos, kurias jis skatina. Kita vertus, skiriamoji geba ir diapazonas yra savybės, kurios yra glaudžiai susijusios su garso bangų dažnumu.

Garsas kelia ilgesnius atstumus vandenyje nei šviesos ar radijo bangų. (Nuotraukų kreditas: "Seaphotoart" / "Shutterstock")

Žemos dažnio garso bangos, kurios yra žemesnės nei 20 kHz, sukuria prastą raišką, tačiau jie pasižymi didesniu diapazonu, nes jų mažai tikėtina, kad juos silpnins kliūtys tarp jų. Priešingai, aukšto dažnio garso bangos, kurių dažnis yra didesnis nei 100 kHz, sukuria fenomenalios skiriamosios gebos, tačiau jie yra linkę stipriai silpninti. Pasirodo kompromisas, kad optimalus dažnis turi būti kruopščiai parenkamas proporcingai norimos detalės dydžiui.

Sonar yra naudojamas ne tik stebėjimui ar karo povandeniniams laivams; gydytojai taip pat naudojasi cistoms ir vėžinėms ląstelėms aptikti, procesą, kuris vadinamas ultrasonografija. Gydytojai įsiskverbia į savo pacientus garso bangomis, kurios skleidžia ir rikošetą kūno viduje, todėl jie gali daug raumenyse ir organuose aptikti daug daugiau, nei leidžia rentgeno spinduliai.

" The Dark Knight" pabaigoje Batmanas beviltiška, Fox "Sonar" koncepciją pritaikė kiekvienam "Gotham" smartfonui, kad nustatytų "Joker" vietą.

Sonar prietaisai taip pat pritvirtinami prie žvejybos tinklų galų, todėl žvejai gali apytiksliai apskaičiuoti tinkle sugautų žuvų kiekį. Net Batmanas negalėjo pasipriešinti, kai naudodamas Sonarą, nors ir neetiškai, sugauti evakcinį Jokerį. Nepaisant to, kad scenoje yra neįgyvendintas ar iš anksto įvestas "Sonar", vienas supranta, kokia technologija yra didelė.