Mikä on SONAR?

Is it safe to cast Deeper Smart Sonar with any line? (Kesäkuu 2019).

Anonim

SONAR on tekniikka, joka käyttää ääni-aaltoja karttaa tai etsiä esineitä ympäröivässä ympäristössä. Lähtökohtana on melko yksinkertainen: ensinnäkin, lähetä kourallinen ääniaaltoja kohteen suunnassa. Vaikka muutamat aallot pudottavat sen pois, muut aallot heijastuvat takaisin emitterin suuntaan.

Jos sijoitat putken toisen pään valtavaan mereen ja korvasi toiset, olisit ehdottomasti tylsää. Kuitenkin kuulisit myös laivojen heikot vavion ja laulamisen erilaisista eläimistä kaukana valtameren laajoissa syvyyksissä. Leonardo Da Vinci oli ensimmäinen nerokas kokeilu (ilman pelkoa tuomittavaksi) ja löysi tämän kauniin ilmiön. Hän oli onnistuneesti toteuttanut sen, mitä nyt kutsumme SONAR: ksi.

Äänen navigointi ja vaihtelu

Bat lentää kun aurinko asetetaan. (Valokuvauskirje: satit_srihin / Shutterstock)

Lähtökohtana on melko yksinkertainen: ensinnäkin, lähetä kourallinen ääniaaltoja kohteen suunnassa. Vaikka muutamat aallot pudottavat sen pois, muut aallot heijastuvat takaisin emitterin suuntaan. Tietäen äänen nopeudesta ja ajasta, joka kului ennen kuin aalto haettiin, kelvollinen vastaanotin voi laskea kohteen etäisyyden emitteristä.

Vaikka Sonar voidaan toteuttaa ulkoilmassa, sen tiedetään olevan tehokkaampi vedessä. Tämä johtuu siitä, että ääniaallot yleensä kulkevat pitemmällä etäisyydellä vedessä. Sonarin merkittävän valikoiman ansiosta valaat voivat erottaa pingispallojen kokoa ja liikkumista 50 metrin etäisyydeltä. Niiden tiedetään käyttävän Sonaria enemmän kuin näkemään rehua ja seurata sukulaisiaan.

Valaatikko. (Photo Credits: Catmando / Shutterstock)

Aktiivinen ja passiivinen SONAR

Edustus siitä, miten alukset käyttävät SONAR-karttaa merimaisemien kartoittamiseen.

Seuraavaksi ensimmäinen maailmansota toi merkittäviä edistysaskeleita, jotka avasivat tien vedenalaisen valvonnan ja sodankäynnin sukellusveneille. Vedenalainen valvonta toteuttaa passiivista Sonar-tekniikkaa, joka ei edellytä omaa lähetintä, koska se edellyttää muiden lähettimien lähettämien ääniaallojen kuuntelua. Tämä tarkoittaa sitä, että kuuntelemme valaiden ja vihollisen alusten tekemät äänet. Työkalu tunnistaa yksinkertaisesti ääniaallot, jotka kulkevat kohti sitä. Koneet eivät kuitenkaan voi määrittää näiden lähettimien paikkoja ilman muita passiivisia kuuntelulaitteita. He työskentelevät yhdessä lähettimen sijainnin kolmikulmalla varkain ilman, että heidän läsnäolonsa tuntuu.

Sukellusveneet lähettävät ääniaaltoja ja havaitsevat läheisyytensä kohteet mittaamalla kaiun vastaanoton välisen kuluneen ajan.

Toisaalta sodankäynnin sukellusveneet toteuttavat aktiivisen Sonarin - tekniikan, joka hyödyntää vastaanotinta sekä lähettimen. Tämä on tekniikka, johon voimme lähinnä liittyä Sonariin. Submarines lähettää ääni-aaltoja ja havaitsee esineitä niiden läheisyydessä mittaamalla kulunut aika ennen kuin ne saavat kaiku. Sen lisäksi, että esineen läsnäolo vain havaitsee, ylivoimaisesti kehittyneiden työkalujen asteittainen nousu on myös antanut meille mahdollisuuden tunnistaa muodon, koon ja suuntautumisen hienoina yksityiskohdina.

Ratkaisun ja vaimennuksen välinen kompromissi

Kuitenkin, koska heijastuneet aallot ovat objektin hajallaan olevia aaltoja, voidaan kohtuullisesti päätellä, että niiden intensiteetti vähenee verrattuna alkuperäisiin, vaaratilanteisiin äänialuksiin. Vastaanotettujen aaltojen alhainen voimakkuus tekee kuvat hämärtyneiksi tai huonosti sopiviksi. Kuvan laatu ei sen vuoksi riipu ainoastaan ​​koneen ominaisuuksista vaan myös sen kohteen ja maaston näkökulmasta, jossa mekanismi toteutetaan.

Esimerkiksi tavallisemmilla tai epäsäännöllisillä pinnoilla peitetyt esineet imevät enemmän ääniaaltoja kuin tavalliset tai sileät pinnat peittävät esineet. Ääniaaltojen etenemiseen voi myös vaikuttaa veden lämpötila ja sen aiheuttamat epäpuhtaudet. Resoluutio ja etäisyys ovat toisaalta ominaisuuksia, jotka liittyvät läheisesti ääniaaltojen taajuuteen.

Ääni kulkee pidemmillä etäisyydellä vettä kuin valo tai radioaalloilla. (Valokuvauskortti: Seaphotoart / Shutterstock)

Alhaisen taajuuden ääniaallot, alle 20 kHz: n, aiheuttavat heikkoa resoluutiota, mutta niillä on korkeampia alueita, koska ne eivät todennäköisesti heikennä esteiden välillä. Päinvastoin, suurtaajuiset ääniaallot, joiden taajuus on yli 100 kHz, tuottavat ilmiömäistä resoluutiota, mutta ne ovat alttiita raskaalle vaimennukselle. Kompromissi syntyy siten, että optimaalinen taajuus on valittava huolellisesti suhteessa halutun yksityiskohdan koon mukaan.

Sonaria ei käytetä pelkästään valvontaan tai sukellusveneisiin; sitä käytetään myös lääkäreiden kykyjen ja syöpäsolujen ilmaisuun, joka tunnetaan nimellä ultraäänimaalaus. Lääkärit tunkeutuvat potilaansa äänihäiriöihin, jotka hajoavat ja räjähtävät kehon sisäpuolelle, jolloin he voivat havaita lihaksia ja elimiä huomattavasti yksityiskohtaisemmin kuin röntgenkuvat sallisivat.

Dark Knightin loppupuolella Batman epätoivoisesti sovelsi Foxin Sonar-konseptia jokaiseen Gothamin älypuhelimeen selvittääkseen Jokerin sijainnin.

Kalastusverkkoihin on kiinnitetty myös Sonar-laitteet, joiden avulla kalastajat saavat karkean arvion verkossa pyydetyistä kaloista. Jopa Batman ei pystynyt vastustamaan Sonaria, vaikkakin epäeettisesti, saamaan karkean Jokerin. Huolimatta Sonarin realistisesta tai kauaskantoisesta toteutuksesta huomaa, kuinka merkittävä tekniikka on.