come funziona il sonar?

Il sonar è un'attrezzatura navale molto importante e ha ricevuto grande attenzione da tutti i paesi con l'uso di armi subacquee come i sottomarini. Qui non discutiamo di un'attrezzatura specifica, né coinvolgiamo troppi concetti matematici. Iniziamo invece con un semplice principio fisico e forniamo una breve introduzione al sonar sott'acqua.

Il sonar attuale si divide principalmente in due categorie, sonar attivo e sonar passivo. Il lavoro attivo del sonar è simile al radar, o più simile a un pipistrello, dopo aver ricevuto un'onda sonora, la ceramica piezoelettrica riceve un segnale riflesso. Dato che il principio è simile, sorge spontanea la domanda: perché non spostare il radar direttamente sull’acqua? Molto semplicemente, le onde elettromagnetiche dipendenti dal radar sono fortemente attenuate sott’acqua e semplicemente non sono sufficienti per il rilevamento a lungo raggio. L'onda sonora è generata dalla vibrazione dell'oggetto e la distanza percorsa nell'acqua è molto grande. Una grande esplosione nell'acqua può essere udita in luoghi a migliaia di chilometri di distanza.

Ne esistono due tipi principali componenti di tubi piezoceramici . Il campo magnetico o il campo elettrico possono essere utilizzati per deformare l'oggetto. Qui ci concentriamo sul principio dell'utilizzo di un campo elettrico per controllare la deformazione e la vibrazione dell'oggetto, vale a dire l'effetto piezoelettrico inverso e l'effetto piezoelettrico.

Quindi l'effetto piezoelettrico inverso di I materiali del tubo del cilindro piezoelettrico sono il campo elettrico per controllare la deformazione dell'oggetto. Quando i fili sono collegati alle estremità superiore e inferiore del corpo piezoelettrico e viene applicata una tensione, l'oggetto viene allungato o accorciato nella direzione del campo elettrico. Se la velocità di caricamento del campo elettrico aumenta, cioè la frequenza aumenta, la deformazione dell'oggetto può essere accelerata per generare vibrazioni ed emettere onde sonore. Insieme ad altre apparecchiature di supporto, diventa la sorgente sonora del sonar attivo.

Quindi l'effetto piezoelettrico inverso è il campo elettrico per controllare la deformazione dell'oggetto. Quando i fili sono collegati alle estremità superiore e inferiore del corpo piezoelettrico e viene applicata una tensione, l'oggetto viene allungato o accorciato nella direzione del campo elettrico. Se la velocità di caricamento del campo elettrico aumenta, cioè la frequenza aumenta, la deformazione dell'oggetto può essere accelerata per generare vibrazioni ed emettere onde sonore. Insieme ad altre apparecchiature di supporto, diventa la sorgente sonora del sonar attivo.

Nella struttura cristallina del titanato di bario o PZT, le posizioni centrali delle cariche positive e negative coincidono e il dipolo viene generato quando la temperatura delle cariche positive e negative non coincide più dopo che la temperatura è stata abbassata ad un certo valore. Questo fenomeno di dipolo provoca la polarizzazione spontanea. In un corpo ceramico, regioni con lo stesso orientamento di polarizzazione spontanea generano nuovamente domini, che vengono invertiti sotto un campo elettrico esterno per mantenere la stessa direzione del campo elettrico. Durante questo periodo, se l'angolo di sterzo del dominio non è di 180 gradi, questa rotazione determinerà un cambiamento nella forma del trasduttore tubolare piezoelettrico in ceramica pzt4, ovvero la deformazione sotto un grande campo elettrico. Se si tratta di un campo elettrico alternato, l'isteresi si verificherà in un ciclo di carico. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, il grande campo elettrico è prepolarizzato e i domini sono orientati in una direzione. Successivamente, la direzione del campo elettrico non dovrebbe essere modificata il più possibile per evitare isteresi e depolarizzazione. Naturalmente sono esclusi alcuni dispositivi di memorizzazione elettronica. Dopo aver risolto il problema della generazione e della ricezione delle onde sonore, per migliorare le prestazioni, le unità del sonar sono generalmente sotto forma di un array, che viene abbinato ad altri dispositivi come sfasatori e simili. Implementa una scansione di un'area specifica. I grandi schieramenti sono spesso sferici o a forma di colonna, così grandi da lasciare il posto ai tubi lanciasiluri del sottomarino. La nave da guerra o la parte posteriore del sottomarino formano spesso un punto cieco a causa del sistema di propulsione, quindi il sonar trainato è lontano dalla zona rumorosa della poppa.