Što je SONAR?

Anonim

SONAR je tehnika koja koristi zvučne valove za mapiranje ili lociranje objekata u okruženju. Pretpostavka je prilično jednostavna: prvo, emitirajte skupinu zvučnih valova u smjeru objekta. Dok će nekoliko valova odskočiti, preostali valovi će se odraziti u smjeru odašiljača.

Ako biste jednoga kraja cijevi stavili u ogromno more i stavili uho drugoj, svakako biste izgledali kao pelud. Međutim, također biste čuli tihi groaning brodova i pjevanje različitih životinja daleko u golemim dubinama oceana. Leonardo Da Vinci bio je prva osoba koja je provela ovaj genijalni eksperiment (bez straha od suđenja) i otkrio taj promašajni fenomen. Uspješno je proveo ono što sada zovemo SONAR.

Zvuk navigacije i raspona

Šišmiš leti dok se sunce kreće. (Foto kredit: satit_srihin / Shutterstock)

Pretpostavka je prilično jednostavna: prvo, emitirajte skupinu zvučnih valova u smjeru objekta. Dok će nekoliko valova odskočiti, preostali valovi će se odraziti u smjeru odašiljača. S poznavanjem brzine zvuka i vremena koje je prošlo prije no što je val bio preuzet, priličan prijemnik može izračunati udaljenost objekta od odašiljača.

Dok se Sonar može provesti na otvorenom, poznato je da je učinkovitiji u vodi. To je zato što zvučni valovi imaju tendenciju da putuju više udaljenosti u vodi. Zbog izvanrednog dometa Sonara, kitovi mogu prepoznati oblik i kretanje objekata veličine ping-pong kugli od 50 stopa daleko. Poznato je da se Sonar više oslanja na očevid kako bi se krmio i pratio njihove rodbine.

Podvaljak kitova. (Foto Krediti: Catmando / Shutterstock)

Aktivni i pasivni SONAR

Prikaz kako brodovi koriste SONAR na mapiranje morskog dna.

Nakon toga, prvi svjetski rat donio je veliki napredak koji je utro put za podvodni nadzor i podvodne ratove. Podvodni nadzor provodi ono što se naziva pasivni Sonar - tehnika koja ne zahtijeva vlastiti odašiljač, jer uključuje slušanje zvučnih valova koje emitiraju drugi odašiljači. To znači slušanje zvukova koje su napravili kitovi i neprijateljski brodovi. Alat jednostavno otkriva zvučne valove koji putuju prema njoj. Strojevi, međutim, ne mogu odrediti mjesta tih odašiljača bez pomoći drugih pasivnih uređaja za slušanje. Oni rade zajedno da trianguliraju mjesto odašiljača, kradomice, bez da se njihova prisutnost osjeća.

Podmornice prenose zvučne valove i detektiraju objekte u njihovoj blizini mjerenjem proteklog vremena između prijema odjeka.

S druge strane, podmornice ratovanja implementiraju aktivni Sonar - tehniku ​​koja koristi prijemnik kao i odašiljač. Ovo je tehnika s kojom se najčešće povezujemo s Sonarom. Podmornice prenose zvučne valove i detektiraju objekte u njihovoj blizini mjerenjem proteklog vremena prije nego što primaju eho. Osim što samo otkriva prisutnost nekog objekta, postupno povećanje vrhunski sofisticiranih alata omogućilo nam je i prepoznavanje oblika, veličine i orijentacije u iznimnim detaljima.

Kompromis između rezolucije i prigušenja

Međutim, budući da su reflektirani valovi valovi raspršeni od nekog objekta, može se razumno zaključiti da je njihov intenzitet smanjen u usporedbi s izvornim, incidentnim zvučnim valovima. Niski intenzitet primljenih valova čini slike mutne ili ne prikladno svijetle. Kvaliteta slike, stoga, ne ovisi samo o sposobnostima stroja, nego io aspektima objekta i terenu u kojem se mehanizam provodi.

Na primjer, predmeti prekriveni čvršćim ili nepravilnim površinama apsorbiraju više zvučnih valova od predmeta prekrivenih redovitim ili glatkim površinama. Na propagaciju zvučnih valova može utjecati i temperatura vode i nečistoće koje potiče. Rezolucija i domet, s druge strane, su karakteristike koje su blisko povezane s frekvencijom zvučnih valova.

Zvuk putuje dulje udaljenosti u vodi od svjetla ili radio valova. (Foto: Seaphotoart / Shutterstock)

Niskonfrekventni zvučni valovi, oni niži od 20 kHz, rezultiraju lošom rezolucijom, no oni imaju veće raspone, jer je vrlo malo vjerojatno da će ih prigušiti prepreke između njih. Naprotiv, visokofrekventni zvučni valovi, oni s frekvencijom većom od 100 kHz, generiraju fenomenalnu rezoluciju, ali su skloni teškom prigušenju. Izgleda se kompromis, tako da se optimalna frekvencija mora pažljivo odabrati proporcionalno veličini željenog detalja.

Sonar se ne koristi isključivo za nadzor ili podmornice ratovanja; također se koriste liječnici za otkrivanje cista i kancerogenih stanica, proces koji je poznat kao ultrazvuk. Liječnici infiltriraju svoje pacijente sa zvučnim valovima koji se raspršuju i bore u tijelu, omogućujući im da detektiraju mišiće i organe u mnogo većoj mjeri nego što bi X-zrake dopustile.

Do kraja The Dark Knighta, Batman je očajnički primijenio Foxov sonarski koncept na svaki smartphone u Gothamu kako bi utvrdio mjesto Jokera.

Sonar uređaji također su pričvršćeni na krajeve ribolovnih mreža, što omogućava ribarima da dobiju grubu procjenu ribe ulovljene u mreži. Čak ni Batman nije mogao odoljeti uporabu Sonara, iako neetično, uhvatiti izbjegavajući Joker. Unatoč nerealnoj ili dalekoj provedbi Sonara scene, shvaća se koliko je tehnologija značajna.