सोनार कैसे काम करता है?

सोनार एक बहुत ही महत्वपूर्ण नौसैनिक उपकरण है, और पनडुब्बियों जैसे पानी के नीचे के हथियारों के उपयोग से इसने सभी देशों का बहुत ध्यान आकर्षित किया है। यहां, हम किसी विशिष्ट उपकरण पर चर्चा नहीं करते हैं, न ही हम बहुत अधिक गणितीय अवधारणाओं को शामिल करते हैं। इसके बजाय, हम एक सरल भौतिक सिद्धांत से शुरुआत करते हैं और पानी के नीचे सोनार का संक्षिप्त परिचय देते हैं।

वर्तमान सोनार को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है, सक्रिय सोनार और निष्क्रिय सोनार। ध्वनि तरंग प्राप्त करने के बाद सक्रिय सोनार का काम रडार के समान या चमगादड़ की तरह होता है, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक एक परावर्तित संकेत प्राप्त करता है। चूंकि सिद्धांत समान है, तो सवाल यह आ रहा है कि रडार को सीधे पानी में क्यों नहीं ले जाया जाए? सीधे शब्दों में कहें तो, रडार-निर्भर विद्युत चुम्बकीय तरंगें पानी के भीतर अत्यधिक क्षीण हो जाती हैं, और लंबी दूरी तक पता लगाने के लिए पर्याप्त नहीं होती हैं। ध्वनि तरंग वस्तु के कंपन से उत्पन्न होती है और पानी में तय की गई दूरी बहुत दूर होती है। पानी में एक बड़ा विस्फोट हजारों किलोमीटर दूर तक सुना जा सकता है।

ऐसे दो मुख्य प्रकार हैं पीजो सिरेमिक ट्यूब घटक। वस्तु को विकृत करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र या विद्युत क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है। यहां हम वस्तु के विरूपण और कंपन को नियंत्रित करने के लिए विद्युत क्षेत्र का उपयोग करने के सिद्धांत पर ध्यान केंद्रित करते हैं, अर्थात् व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव और पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव।

फिर व्युत्क्रम पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव पीजो सिलेंडर ट्यूब सामग्री वस्तु के विरूपण को नियंत्रित करने के लिए विद्युत क्षेत्र है। जब तारों को पीजोइलेक्ट्रिक बॉडी के ऊपरी और निचले सिरों से जोड़ा जाता है और वोल्टेज लगाया जाता है, तो वस्तु विद्युत क्षेत्र की दिशा में लंबी या छोटी हो जाती है। यदि विद्युत क्षेत्र की लोडिंग गति बढ़ रही है, अर्थात आवृत्ति बढ़ जाती है, तो कंपन उत्पन्न करने और ध्वनि तरंगों का उत्सर्जन करने के लिए वस्तु के विरूपण को तेज किया जा सकता है। अन्य सहायक उपकरणों के साथ, यह सक्रिय सोनार का ध्वनि स्रोत बन जाता है।

फिर व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव वस्तु की विकृति को नियंत्रित करने के लिए विद्युत क्षेत्र है। जब तारों को पीजोइलेक्ट्रिक बॉडी के ऊपरी और निचले सिरों से जोड़ा जाता है और वोल्टेज लगाया जाता है, तो वस्तु विद्युत क्षेत्र की दिशा में लंबी या छोटी हो जाती है। यदि विद्युत क्षेत्र की लोडिंग गति बढ़ रही है, अर्थात आवृत्ति बढ़ रही है, तो कंपन उत्पन्न करने और ध्वनि तरंगों का उत्सर्जन करने के लिए वस्तु के विरूपण को तेज किया जा सकता है। अन्य सहायक उपकरणों के साथ, यह सक्रिय सोनार का ध्वनि स्रोत बन जाता है।

बेरियम टाइटेनेट या पीजेडटी की क्रिस्टल संरचना में, सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज की केंद्र स्थिति मेल खाती है, और द्विध्रुव तब उत्पन्न होता है जब तापमान एक निश्चित मूल्य तक कम होने के बाद सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज का तापमान मेल नहीं खाता है। यह द्विध्रुवीय घटना स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण लाती है। एक सिरेमिक बॉडी में, समान सहज ध्रुवीकरण अभिविन्यास के क्षेत्र फिर से डोमेन उत्पन्न करते हैं, और डोमेन को विद्युत क्षेत्र के समान दिशा बनाए रखने के लिए बाहरी विद्युत क्षेत्र के तहत फ़्लिप किया जाता है। इस अवधि के दौरान, यदि डोमेन स्टीयरिंग का कोण 180 डिग्री नहीं है, तो यह घुमाव pzt4 पीजो सिरेमिक ट्यूबलर ट्रांसड्यूसर के आकार में बदलाव लाएगा, यानी एक बड़े विद्युत क्षेत्र के तहत तनाव। यदि यह एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र है, तो लोडिंग चक्र में हिस्टैरिसीस घटित होगी। इसलिए, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, बड़े विद्युत क्षेत्र को पूर्व-ध्रुवीकृत किया जाता है, और डोमेन एक दिशा में उन्मुख होते हैं। उसके बाद, हिस्टैरिसीस और विध्रुवण से बचने के लिए विद्युत क्षेत्र की दिशा को यथासंभव नहीं बदला जाना चाहिए। बेशक, कुछ इलेक्ट्रॉनिक भंडारण उपकरणों को बाहर रखा गया है। ध्वनि तरंगें उत्पन्न करने और ध्वनि तरंगें प्राप्त करने की समस्या को हल करने के बाद, प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए, सोनार की इकाइयाँ आम तौर पर एक सरणी के रूप में होती हैं, जो चरण शिफ्टर्स और इसी तरह के अन्य उपकरणों से मेल खाती हैं। एक विशिष्ट क्षेत्र का स्कैन लागू करें। बड़े व्यूह अक्सर गोलाकार या स्तंभ के आकार के होते हैं, इतने बड़े कि पनडुब्बी के टारपीडो ट्यूबों को रास्ता मिल जाता है। युद्धपोत या पनडुब्बी का पिछला हिस्सा अक्सर प्रणोदन प्रणाली के कारण एक अंधा स्थान बनाता है, इसलिए खींचा गया सोनार स्टर्न के शोर क्षेत्र से बहुत दूर होता है।