Как функционира модерен сонар

Ако викаш в планините, а след това, след като за кратко време чуваме ехо - ехо. Причината за това добре известен природен феномен е просто. Звук - колебание на въздух или друг носител частици (вода, метал, и др ...). От източника на звук се разпространява звуковите вълни, като тази, която често виждаме на повърхността на водата. Ако по пътя на звуковата вълна отговаря на някой голям препятствие, тя е частично отразява от него и се връща като ехо [7].

Звукът не пътува мигновено, но с определена скорост. тази скорост за въздух е около 340 м в секунда. Ето защо, ехото се чува, толкова по-бързо по-близо бариера, от което се отразява на звука.

На използването на тези свойства и звукова сигнализация, построени - устройство за измерване на дълбочината на водата по време на преминаване на звуковата вълна от източника на звук към морското дъно и обратно. Sounder има дълга история; разработи точен метод за измерване на дълбочината чрез звукови беше много трудно. Само през последното десетилетие, благодарение на най-новите постижения на физиката, този метод е намерил практическо приложение.

Първите активни сонарни проби, в които звукът е произведени от експлозията, куршуми удря водата или удря чука на металната плоча, са създадени през 20-те години на нашия век. Звукът се отби от дъното, и ехото е заловен от наблюдател на борда на кораба с помощта на специални усилвателни устройства. Въпреки това точността на този метод е ниска, тъй като по време на звуковата вълна, за да се върне белязан от ухото.

Това се избягва, когато един интересен имот на кристалите се използва за улавяне на светлината и звука - така наречената от пиезоелектричен ефект. Ако кристал, например кварц, се подлага на компресия или напрежение, след това възникват електрически заряди на неговите страни. Ако, напротив, кристалът е изправена за свързване на метални плочи - електродите и да ги свърже с електрическа батерия, кристалът се свива малко или, обратно, се разширява (зависи от която е обърната положителен заряд се концентрира, и при което отрицателно). Подобно явление се нарича пиезоелектрически ефект (пиезо на гръцки означава смаже) [8]. Ако електродите са свързани към източник на променлив ток [9]. след кристала ще започне да редуващо сгъстен и опъната с честотата на тока, когато честотата на тези трептения е в границите на звуковите честоти [10]. кристала излъчва силен звук. И обратното, ако ние поставяме на кристала на пътя на звуковите вълни, звук под влиянието на това ще вибрира, както и неговите електроди се възбужда слаб променлив ток, че с помощта на специални устройства може да бъде повишена до задоволително ниво.

Ето как изобщо сирени работи. Електроди кристал кратко свързан към източник на променлив ток. В същото време във водата, заобикаляща кристал, моментно звукови вълни - един вид скока. Тя достига дъното и отразена от него се връща на кристала от вълнуващо в отговор токов импулс. Специални електрически уреди "пресичат" по време на изпращане и времето за връщане на звука на пулса, и по този начин да определят дълбочината на морето.

Но големи кварцови кристали са редки и скъпи. Следователно, кварцов кристал в сонар заменя с т.нар триплет - набор от няколко тънки кварцови плочи в стоманена конструкция.

Вместо кварцови триплети често се използва набор от метални плочи от сплав на желязо и никел. Тези плочи имат свойството да осцилира с честота на променливия ток. Но тук това се дължи на уникалните магнитни свойства на материалите.

А звукова вълна във вода се разпространява от източника на звук във всички посоки. Когато долната част е почти хоризонтална, че няма значение от обстоятелствата, но представете си, че корабът се приближава стръмно наклонена скала (фиг. 9). След това обратно към кораба първи се върне ехо от най-близката точка на дъното, и едва след това тече досега ехо отразена от дъното на корпуса на кораба. В този двоен ехо е трудно да се разбере. Резултатът от измерването на дълбочината на наклонени дъното винаги ще бъде малко по-малък, отколкото в действителност. За да се избегнат подобни грешки започнаха да се прилагат по-чести колебания в звукови - ултразвук. В съвременните сонарни проби честота на трептене е повече от 50 000 на секунда. Ултразвукови вълни могат да бъдат изпращани тесен лъч (като светлинния лъч) в желаната посока, например, вертикално надолу.

Фиг. 9. Reflection отразява от наклонената дъното.

Тя е направена и други подобрения в дизайна на сонара. Например, понастоящем разпределени сонари-записващи устройства (фиг. 10). Тук през устройството се движи бавно razgraflonnaya хартиена лента. На тази лента е специална писалка. В момента, когато устройството получава ултразвукови импулси, писалката въпрос за лентата и я оставя белег. При връщане на ехо писалка втората се отнася до лентата и изглежда, втората точка или кратко бар. Скорост на лентата е строго постоянен и предварително известни, така че разстоянието между марките може да се види на дълбочината на морето.

Фиг. 10. общ изглед на записващо устройство записващо-звуков.

Нека да обсъдим някои функции за измерване на океанските дълбини.

Скоростта на звука в морската вода не винаги е едно и също, това зависи от солеността и температура. Следователно, резултатът от измерването трябва да е по-правилно, в зависимост от свойствата на водата. Както и в океани и морета Водата е разнородна, неговите свойства в различни слоеве не са едни и същи за всеки район, където да се извършат измерванията, е необходимо да се знае, промяната във водния слой по слой свойства, съответстващи на времето на годината, когато са произведени от работата.

Недостатъкът на сонара е, че ултразвук насочена вълна не отива точно в съответствие, но форми в пространството като конус. Ето защо, по-дълбоко от морето, на ултразвук (фиг. 11) се отразява от големите подложки на дъното. Bottom нередност попадащи в тази област, ехолот "не забелязва." Ето защо, най-долния топографията се изучава с помощта на детайла сонар, толкова по-малка от дълбочината на морето.

Фиг. 11. Отразени ултразвукови вълни от дъното на различни дълбочини. Колкото по-голяма дълбочина, неясната форма на облекчение.

Друг недостатък на сонара е, че за да го използвате само в отсъствието на силна Павета. Ако корабът е много шейкове, на ултразвукови вълни, ехолот ще бъдат насочени директно към дъното, вляво или вдясно и дълбочината на морето не може да се измери точно.

Все още сирени сега незаменим заради своите предимства - лекота на използване и възможност за бързо измерване на големи дълбочини, където средната партидата е почти неизползваем.

В сонар има още една много важна за учени и моряци собственост. Тя не може да се показва само на дълбочината на морето, но и да се определи естеството на дъното. Роки дъното ясно отразява ултразвукова вълна, така че ехото е остър и достатъчно силен. Ако дъното е покрито с мека кал, значителна част от ултразвуковата енергия се абсорбира, а ехото е слаб, намазва. В пясъчен дъното ехо също е различно. И в тези случаи, когато скалния дъното е покрита с тънък слой на утайката, тя се получава чрез двойно ехо (фиг. 12).

Фиг. 12. Естеството на сонограма (лента ехо запис здрава) на дъното на сложната структура. Съгласно дебел слой тиня депозиран скала. В долната част на голи издатини и вдлъбнатини в слой на утайката сгъсти драстично. (Показан на клафтер дълбочината на морското дъно.)

Ако има някакви предмети, които могат да отразяват ултразвук само по себе си водния стълб, сонарът ги открива веднага. Този имот вече е широко използвана в проучването на рибните пасажи. Други две или три десетилетия преди дори не можеше да мечтаят за такъв надежден начин да търговското разузнаване.

Забележки:

Рифовете - подводен (или леко изпъкнали над повърхността на водата) скали.

AC смяна на посоката периодично, броят на промени в секунда се нарича неговата честота.

Обадете звукови честоти от около 16 до 20 000 трептения в секунда, чуват от човешкото ухо.