ソナーはどのように機能するのですか？

ソナーは海軍の非常に重要な装備であり、潜水艦などの水中兵器の利用とともに各国から大きな注目を集めています。ここでは、特定の機器については説明しませんし、あまり多くの数学的概念も関与しません。その代わりに、単純な物理原理から始めて、水中のソナーについて簡単に説明します。

現在のソナーは主にアクティブソナーとパッシブソナーの2つに分類されます。アクティブソナーの動作は、音波を受信した後のレーダーに似ている、またはコウモリに似ています。 圧電セラミックは 反射信号を受信します。原理は似ているので、レーダーを水面に直接移動させてみてはどうだろうかという疑問が生じます。簡単に言えば、レーダーに依存する電磁波は水中では大幅に減衰するため、長距離の探知には不十分です。音波は物体の振動によって発生し、水中で伝わる距離は非常に遠くなります。水中での大爆発が、数千キロ離れた場所でも聞こえます。

そのようなものには主に2つのタイプがあります ピエゾセラミックチューブ コンポーネント。磁場または電場を使用して物体を変形できます。ここでは、電界を利用して物体の変形や振動を制御する原理、すなわち逆圧電効果と圧電効果に焦点を当てます。

次に、次の逆圧電効果 ピエゾシリンダーチューブ材料は 、物体の変形を制御するための電場です。圧電体の上下端に配線を接続して電圧を印加すると、電界の方向に伸縮します。電界の負荷速度が増加すると、つまり周波数が増加すると、物体の変形が加速されて振動が発生し、音波が放射されることがあります。他の補助機器と合わせてアクティブソナーの音源となります。

逆圧電効果は、物体の変形を制御する電場です。圧電体の上下端に配線を接続して電圧を印加すると、電界の方向に伸縮します。電界の負荷速度が増加すると、つまり周波数が増加すると、物体の変形が加速されて振動が発生し、音波が放射されることがあります。他の補助機器と合わせてアクティブソナーの音源となります。

チタン酸バリウムやPZTの結晶構造はプラスとマイナスの電荷の中心位置が一致しており、ある温度まで下がるとプラスとマイナスの電荷の温度が一致しなくなると双極子が発生します。この双極子現象が自発分極を引き起こす。セラミック体内では、同じ自発分極方向の領域が再びドメインを生成し、ドメインは外部電場の下で反転されて、電場と同じ方向を維持します。この期間中、ドメインステアリングの角度が 180 度でない場合、この回転により pzt4 圧電セラミック管状トランスデューサーの形状の変化、つまり大きな電場下の歪みが生じます。交流電界の場合、負荷サイクル中にヒステリシスが発生します。したがって、実際のアプリケーションでは、大きな電場が事前に分極されており、ドメインは一方向に配向されます。その後は、ヒステリシスや脱分極を避けるため、電界の方向をできるだけ変えないようにしてください。もちろん、一部の電子記憶装置は除きます。音波の発生と音波の受信の問題を解決した後、性能を向上させるために、ソナーのユニットは一般にアレイの形をしており、位相シフタなどの他のデバイスと組み合わせて、特定の領域のスキャンを実行します。大きなアレイは球形または円柱形であることが多く、あまりに大きいため潜水艦の魚雷発射管が通り過ぎてしまうほどです。軍艦や潜水艦の後部は推進システムのせいで死角になることが多いため、曳航されるソナーは船尾の騒音領域から遠く離れています。