Sonar-tekniikan kehittäminen

Sonar on elektroninen laite, joka käyttää meressä eteneviä ääniaaltoja kohteiden havaitsemiseen sekä kohteiden paikantamiseen, tunnistamiseen ja seuraamiseen. Pietsokeraaminen rengasanturi on vesiakustiikan laajimmin käytetty ja tärkein vedenalainen akustinen laite. Luotainteknologialla tarkoitetaan tekniikkaa, joka on kehitetty ja käytetty kaikuluotaimen havaitsemiseen. Tyypillinen kaikuluotainjärjestelmä koostuu vesiakustisesta lähettimestä, hydroakustisesta muuntimesta (hydrofonista), hydroakustisesta vastaanottimesta, näytöstä ja ohjaimesta. Vedenalainen akustinen lähetin käyttää pääasiassa herätelähdettä vaaditun sähköisen signaalin tuottamiseen ja muuntaa sitten sähköisen signaalin sopivaksi akustiseksi signaaliksi lähetettäväksi veteen viritysanturin kautta; Jos vedenalainen akustinen signaali kohtaa kohteita, kuten sukellusveneitä, miinoja ja laivoja, se heijastuu. Sitten se palautetaan vedenalaiseen akustiseen anturiin (hydrofoniin) kaikukaiun muodossa; anturi vastaanottaa kohdesignaalin ja muuntaa sen sähköiseksi signaaliksi. Sähköinen signaali laajakaistainen pietsosähköinen muunnin vahvistetaan ja käsitellään vedenalaisella akustisella vastaanottolaitteella, minkä jälkeen käsitellyt kohdetiedot syötetään takaisin luotainohjaimeen tai näyttöjärjestelmään; lopuksi, käsitellyn tiedon mukaan, kohteen sijainti voidaan havaita ja kohteen luonne määritetään. Näin kaikuluotaimen toiminto täydentyy.

Luotaintekniikka on ollut olemassa yli 100 vuotta, ja Lewis Nixon keksi ensimmäisen kaikuluotaimen vastaanottolaitteen vuonna 1906 tapana havaita jäävuoria. Ensimmäisen maailmansodan aikana ihmisten kiinnostus luotain alkoi kasvaa sukellusveneen tiedustelemiseksi. Passiivinen vastaanottolaite on ensimmäinen luotainlaite, joka ei lähetä signaalia ja kuuntelee passiivisesti vedenalaista akustista signaalia. Sekä Iso-Britannia että Yhdysvallat perustivat vuonna 1918 veteen äänensiirtolaitteiston, joka käyttää kaikuluotainlaitteita, joilla on akustinen lähetys ja vastaanotto. Keksityn hydroakustisen anturin ja äänen tehokas emissio mahdollistaa kehittyneemmän luotainmuodon. 2000-luku on valtamerten aikakautta. Eri maiden joukkojen päävoima on keskittynyt laivaston kehittämiseen. Laivojen luotainlaitteet ovat yhä tärkeämpiä ja Pzt keraamisesta renkaasta on tullut tärkein vedenalainen akustinen taistelujärjestelmä merivoimien aluksissa. Aluksen vedenalaisia ​​akustisia laitteita käytetään pääasiassa vihollisen pinta-alusten, vedenalaisten aseiden, sukellusveneiden jne. havaitsemiseen. Tulevaisuudessa meritaistelukentällä yhä kehittyneemmät vedenalaiset akustiset laitejärjestelmät tulevat yhä tärkeämmiksi. Siksi yksi eri maiden merivoimien tärkeistä tehtävistä on kaikuteknologian tutkimus ja kaikuluotainlaitteiden tutkimus ja kehitys.

Maailman varhaisin kaikuluotain on passiivinen runkoluotain, jolla on etäisyysmittauskyky vedenalaisille akustisille kohteille, nimeltään Da Vinci -putkiluotain. Ensimmäisen maailmansodan päätyttyä maailman voimakkaat maat vauhdittivat kaikulaitteiden tutkimusprosessia. Saksa tutki ja kehitti pääasiassa passiivisia kaikuluotainlaitteita, ja Iso-Britannia, Yhdysvallat ja muut maat tutkivat ja kehittivät pääasiassa aktiivisia kaikulaitteita. Toisen maailmansodan jälkeen vedenalaisen äänen etenemisen, kaiun, heijastuksen ja kohinan teoria sekä sen tutkimus- ja kokeellinen työ toteutettiin täysimääräisesti, mikä edistyi suuresti Pietsosylinteriputki, jota käytetään vedenalaisissa akustisissa ja sähköisissä muunnintekniikoissa, kuten passiivisissa hydrofoneissa ja aktiivisissa säteilijöissä.