Cum sonar moderne

Dacă striga în munți, apoi, după o perioadă scurtă de timp am auzit un ecou - ecou. Motivul pentru acest fenomen natural bine-cunoscut este simplu. Sunet - o fluctuație a aerului sau a unui alt mediu de particule (apa, metal, etc ...). De la sursa de sunet se propagă undele sonore, cum ar fi cea pe care am vedea de multe ori pe suprafața apei. În cazul în care calea undei de sunet întâlnește orice obstacol mare, aceasta este reflectată parțial de aceasta și se întoarce ca un ecou [7].

Sunetul nu se deplasează instantaneu, dar la o anumită viteză. această viteză pentru aer este de aproximativ 340 de metri pe secundă. Prin urmare, ecoul va fi auzit, cu atât mai repede bariera mai aproape, de la care se reflecta sunetul.

La utilizarea acestor proprietăți și mai solide construite - un dispozitiv pentru măsurarea adâncimii apei pe timpul de tranzit al undei sonore de la sursa de sunet la fundul mării și înapoi. Sounder are o istorie lungă; să dezvolte o metodă precisă de măsurare a adâncimii, folosind sunetul a fost foarte dificil. Numai în ultimul deceniu, datorită celor mai recente realizări ale fizicii, această metodă a găsit aplicarea practică.

Primele probe sonar activ în care sunetul este produs de explozie, gloanțele lovind apa sau lovirea cu ciocanul de pe placa de metal, au fost create în 20-e ale secolului nostru. Sunetul sărit de pe partea de jos, iar ecoul este capturat de un observator la bordul navei cu ajutorul unor dispozitive speciale de amplificare. Cu toate acestea, precizia acestei metode a fost scăzută, deoarece timpul undei de sunet pentru a reveni om marcat de ureche.

Acest lucru a fost evitat atunci când a fost utilizată o proprietate interesantă a cristalelor pentru a capta lumina si sunet - asa-numitul efect piezoelectric. Dacă cristalul, de exemplu cuarț, supuse comprimării sau tensiune, atunci apar sarcini electrice pe fețele sale. Dacă, dimpotrivă, cristalul se confruntă pentru a conecta plăcile metalice - electrozii și să le conecteze la o baterie electrică, cristalul se micsoreaza un pic sau, dimpotrivă, se extinde (depinde de care se confruntă cu o sarcină pozitivă este concentrată, și la ce negativ). Un astfel de fenomen este numit efectul piezoelectric (piezo în limba greacă strivi) [8]. În cazul în care electrozii sunt conectate la o sursă de curent alternativ [9]. atunci cristalul va începe să alternant comprimat și întins cu frecvența curentului atunci când frecvența acestor oscilații este în intervalul de frecvențe sonore [10]. cristal emite un sunet puternic. În schimb, dacă am pus cristalul în calea undelor sonore, sunetul sub influența va vibra, iar electrozii săi este excitat curent alternativ slab, care, cu ajutorul unor dispozitive speciale pot fi îmbunătățite la un nivel satisfăcător.

Iată cum funcționează, în general, mai solide. Electrozi de cristal momentan conectat la o sursă de curent alternativ. În același timp, în jurul cristal, un unde sonore momentane apa - un fel de val. Acesta ajunge în partea de jos și reflectată de acesta este returnat cristalul prin entuziasmant ca răspuns puls curent. aparate electrice speciale „intersecta“ momentul trimiterii și timpul de întoarcere a impulsului de sunet, și, prin urmare, determină adâncimea mării.

Dar cristale mari de cuarț sunt rare și scumpe. Prin urmare, cristalul de cuarț în sonare înlocuite cu așa-numitul triplet - un set de mai multe plăci de cuarț subțire într-un cadru din oțel.

In loc de triplete de cuarț folosite adesea seturi de plăci de metal din aliaj de fier și nichel. Aceste plăci au, de asemenea, proprietatea de a oscila cu frecvența curentului alternativ. Dar aici se datorează proprietăților magnetice unice ale materialelor.

Un val de sunet in apa este distribuită din sursa de sunet în toate direcțiile. În cazul în care partea de jos este aproape orizontală, nu contează circumstanțele, dar ne imaginăm că nava se apropie de o stâncă în pantă abruptă (fig. 9). Apoi, înapoi la navă se întoarcă primul ecou de la cel mai apropiat punct de pe partea de jos, și numai apoi executați până acum ecou reflectat din partea de jos a carena navei. In acest dublu ecou este greu de înțeles. Rezultatul măsurarea adâncimii în partea de jos în pantă va fi întotdeauna puțin mai mică decât în ​​realitate. Pentru a evita astfel de erori a început să se aplice fluctuații mai frecvente decât de sunet - ultrasunetelor. În probele de sonar moderne de frecvență de oscilație este mai mare de 50 000 pe secundă. Undele ultrasonice pot fi trimise la un fascicul îngust (ca fasciculul de lumină) în direcția dorită, de exemplu, vertical în jos.

Fig. 9. Reflecție ecouri din partea de jos înclinată.

Acesta a fost făcut și alte îmbunătățiri în proiectarea de sonar. De exemplu, distribuite în prezent sonare de înregistrare (Fig. 10). Aici, prin dispozitivul se mișcă încet razgraflonnaya bandă de hârtie. Pe această bandă este un creion special. În momentul în care aparatul primește un impuls cu ultrasunete, pen-ul vine la banda și lasă amprenta. Când se întoarce pen ecou al doilea se referă la banda, și se pare că al doilea punct sau un bar scurt. Viteza benzii este strict constantă și cunoscute în prealabil, astfel încât distanța dintre marcajele pot fi văzute pe adâncimea mării.

Fig. 10. O vedere generală a recorder Recorder-buzerul.

Să ne discuta unele caracteristici de măsurare adâncimi ocean.

Viteza sunetului in apa de mare nu este întotdeauna la fel, depinde de salinitatea și temperatura acestuia. Prin urmare, rezultatul măsurării trebuie să fie mai corect, în funcție de proprietățile apei. La fel ca în oceanele și mările de apă este eterogen, proprietățile sale în diferite straturi nu sunt aceleași, pentru fiecare zonă în care sunt luate măsurătorile, este necesar să se cunoască schimbarea în stratul de apă de proprietățile straturilor corespunzătoare timpului anului, atunci când lucrarea produsă.

Dezavantajul sonar este că ultrasunete direcționat val nu merge exact în linie, dar formele în spațiu ca un con. Prin urmare, mai adânc mare, ecografia (fig. 11) este reflectată de tampoane mari pe partea de jos. neregularitate de fund care se încadrează în această zonă, adâncimea sonar „nu se observă.“ Prin urmare, topografia de jos este studiat cu ajutorul detaliilor sonar, cu atât mai mic adâncimea mării.

Fig. 11. Reflected undelor ultrasonice de jos, la diferite adâncimi. Cu cât mai mare adâncime, forma vagă de relief.

Un alt dezavantaj al sonar este ca să-l folosească numai în absența cabrare puternice. În cazul în care nava este mult shake-uri, sonarul val de ultrasunete va fi direcționat direct la partea de jos, la stânga sau la dreapta, iar adâncimea mării nu poate fi măsurată cu precizie.

Încă sonar acum indispensabilă datorită avantajelor sale - ușurința de utilizare și capacitatea de a măsura rapid adâncimi mari, în cazul în care lotul mediu este aproape inutilizabil.

În sonar există încă un foarte important pentru oamenii de știință și marinari de proprietate. Nu se poate afișa numai adâncimea mării, dar, de asemenea, pentru a determina natura jos. Rocky jos reflectă în mod clar val cu ultrasunete, astfel încât ecoul este clar și suficient de puternic. În cazul în care partea de jos este acoperit cu noroi moale, o parte semnificativă din energia ultrasunetelor este absorbită, iar ecoul este slab, pătate. În partea de jos de nisip ecou este de asemenea diferit. Și în acele cazuri în care fundul stâncos este acoperit cu un strat subțire de nămol, se obține prin dublu ecou (fig. 12).

Fig. 12. Natura sonogram (bandă de înregistrare sonar) pe partea de jos a structurii complexe. Sub un strat gros de aluviuni depuse roca de bază. In partea de jos a proiecțiilor chis și adâncituri în stratul de nămol se îngroașă dramatic. (Prezentat în stânjen adâncimea fundului mării.)

Dacă există obiecte care pot reflecta cu ultrasunete în coloana de apă în sine, sonar le găsește imediat. Această proprietate este acum utilizat pe scară largă în explorarea bancuri de pește. Alte două sau trei decenii în urmă nici măcar nu a putut visa la un mod de încredere pentru informații comerciale.

Comentarii:

Recifele - subacvatice (sau ușor proeminente deasupra suprafeței apei) roci.

AC schimbări de direcție în mod periodic, numărul de modificări pe secundă se numește frecvența sa.

Apel frecvențe audio de la aproximativ 16 până la 20.000 de vibrații pe secundă, audibile pentru urechea umană.