מה זה SONAR?

סונאר/ קולט אדים sonar (יולי 2019).

Anonim

סונאר היא טכניקה שמשתמשת בגלי קול כדי למפות או לאתר אובייקטים בסביבה הסובבת. ההנחה היא פשוטה למדי: ראשית, פולטים אשכול של גלי קול בכיוון של אובייקט. בעוד כמה גלים יהיה להקפיץ אותו, את הגלים הנותרים יבוא לידי ביטוי לכיוון של emitter.

אם היית מחדיר קצה אחד של צינור לתוך ים ענקי ומניח אוזן על האחרת, היית בהחלט נראית כמו טבלית. עם זאת, אתה גם שומע את אנקה חלש של ספינות ושר של בעלי חיים שונים רחוק במעמקים העצומים של האוקיינוס. לאונרדו דה וינצ'י היה האדם הראשון שעשה את הניסוי הגאוני הזה (בלי הפחד להישפט) וגילה את התופעה הגחמנית הזאת. הוא יישם בהצלחה את מה שאנחנו מכנים עכשיו סונאר.

סאונד ניווט ו צלצול

עטלף עף בעוד השמש שוקעת. (צילום אשראי: satit_srihin / Shutterstock)

ההנחה היא פשוטה למדי: ראשית, פולטים אשכול של גלי קול בכיוון של אובייקט. בעוד כמה גלים יהיה להקפיץ אותו, את הגלים הנותרים יבוא לידי ביטוי לכיוון של emitter. עם הידע של מהירות הקול ואת הזמן שחלף לפני גל היה מאוחזר, מקלט adroit יכול לחשב את המרחק של האובייקט מן emitter.

בעוד סונאר יכול להיות מיושם באוויר הפתוח, זה ידוע להיות יעיל יותר במים. הסיבה לכך היא גלי קול נוטים לנסוע מרחקים ארוכים יותר במים. בשל טווח מדהים של סונאר, לווייתנים יכולים להבחין את הצורה ואת התנועה של חפצים בגודל של כדורי פינג פונג מ 50 מטרים משם. הם ידועים להסתמך על סונאר אפילו יותר מאשר ראיה כדי לעקוב אחר העקבות שלהם.

תרמיל לווייתנים. (קרדיטים צילום: Catmando / Shutterstock)

סונאר אקטיבי ופסיבי

ייצוג של איך ספינות להשתמש SONAR למפות seafloors.

לאחר מכן, מלחמת העולם הראשונה הביאה התקדמות גדולה כי סללה את הדרך עבור צוללות מתחת למים צוללות. מעקב תת מימי מיישמת את מה שמכונה סונאר פסיבי - טכניקה שאינה דורשת משדר משלה, שכן זה כרוך האזנה גלי קול הנפלטת על ידי משדרים אחרים. זה אומר להקשיב לקולות שנעשו על ידי לווייתנים וספינות האויב. הכלי פשוט מזהה את גלי הקול המגיעים אליו. המכונות, עם זאת, לא יכול לקבוע את מיקומם של משדרים אלה ללא סיוע של התקני הקשבה פסיבית אחרים. הם פועלים יחד כדי לשולש את המיקום של המשדר, בחשאי, מבלי להפוך את נוכחותם הרגשתי.

צוללות משדרות גלי קול ומזהות חפצים בסביבתן על ידי מדידת הזמן שחלף בין קבלת ההד.

מצד שני, צוללות לחימה ליישם פעיל Sonar - טכניקה כי מנצל מקלט וכן משדר. זוהי הטכניקה שאנחנו הכי בקלות לתקשר עם סונאר. צוללות משדרות גלי קול וזיהויות עצמים בסביבתן על ידי מדידת הזמן שחלף לפני שהן מקבלות את ההד. מלבד עצם הנוכחות של אובייקט, העלייה ההדרגתית של כלים מתוחכמים יותר אפשרה לנו גם לזהות את הצורה, הגודל והכיוון בפירוט רב.

הפשרה בין החלטה לבין הנחתה

עם זאת, בגלל הגלים המשתקפים הם גלים מפוזרים על ידי אובייקט, אפשר להסיק באופן סביר כי עוצמתם מצטמצמת לעומת גלי קול המקרה, המקרה. עוצמתם הנמוכה של הגלים המתקבלים מעבירה תמונות עכורות או לא בהירות כראוי. איכות התמונה, אם כן, תלויה לא רק ביכולות של המכונה, אלא גם בהיבטים של האובייקט ושל השטח שבו מיושם המנגנון.

לדוגמה, חפצים המכוסים במשטחים מטושטשים יותר או לא סדירים קולטים גלי קול יותר מאשר חפצים המכוסים במשטחים רגילים או חלקים. התפשטות גלי הקול יכולה גם להיות מושפעת מטמפרטורת המים ומהטומאה שהיא מטפחת. רזולוציה וטווח, לעומת זאת, הם מאפיינים הקשורים באופן הדוק לתדירות גלי הקול.

הקול עובר מרחקים ארוכים יותר מים מאשר גלי אור או רדיו. (צילום: Seaphotoart / Shutterstock)

גלי קול בתדר נמוך, אלה מתחת ל -20 קילו-הרץ, יוצרים רזולוציה גרועה, אבל הם מתפארים בטווחים גבוהים יותר, שכן הם צפויים להיות מועדים על ידי מכשולים ביניהם. להיפך, גלי קול בתדירות גבוהה, אלה עם תדר גדול מ -100 קילו-הרץ, יוצרים רזולוציה פנומנלית, אך הם נוטים להקטנה כבדה. פשרה עולה, כך התדר האופטימלי חייב להיות נבחר בקפידה ביחס לגודל של הפרט הרצוי.

סונאר אינו משמש רק למעקב או לצוללות לוחמה; הוא משמש גם על ידי רופאים כדי לזהות ציסטות תאים סרטניים, תהליך אשר ידוע בשם ultrasonography. הרופאים חודרים לחולים שלהם עם גלי קול המתפזרים ומתנדנדים בתוך הגוף, ומאפשרים להם לזהות שרירים ואיברים בפירוט רב בהרבה מאשר צילומי רנטגן.

לקראת סוף האביר האפל, באטמן, בייאוש, יישם את הרעיון של סונאר של פוקס לכל טלפון חכם בגותאם כדי לקבוע את המיקום של ג'וקר.

התקני סונאר מחוברים גם לקצות רשתות דיג, מה שמאפשר לדייגים לקבל הערכה גסה של הדגים שנתפסו ברשת. אפילו באטמן לא יכול היה לעמוד בפני סונאר, אם כי לא מבחינה אתית, לתפוס את הג'וקר החמקמק. למרות היישומים הבלתי מציאותיים או המרוחקים של סונאר, אפשר להבין עד כמה הטכנולוגיה היא משמעותית.