hvordan fungerer sonaren?

Sonar er et svært viktig marineutstyr, og det har fått stor oppmerksomhet fra alle land med bruk av undervannsvåpen som ubåter. Her diskuterer vi ikke et spesifikt utstyr, og vi involverer heller ikke for mange matematiske begreper. I stedet starter vi med et enkelt fysisk prinsipp og gir en kort introduksjon til ekkoloddet under vann.

Det nåværende ekkoloddet er hovedsakelig delt inn i to kategorier, aktivt ekkolodd og passivt ekkolodd. Aktivt sonararbeid ligner på radar, eller mer som en flaggermus, etter å ha mottatt en lydbølge, piezoelektrisk keramikk mottar et reflektert signal. Siden prinsippet er likt, kommer spørsmålet, hvorfor ikke flytte radaren direkte til vannet? Ganske enkelt, radaravhengige elektromagnetiske bølger er sterkt dempet under vann, og er rett og slett ikke tilstrekkelige for langdistansedeteksjon. Lydbølgen genereres av objektets vibrasjon, og avstanden tilbakelagt i vannet er veldig lang. En enorm eksplosjon i vannet kan høres på stedene tusenvis av kilometer unna.

Det er to hovedtyper av slike piezo keramiske rørkomponenter. Det magnetiske feltet eller det elektriske feltet kan brukes til å deformere objektet. Her fokuserer vi på prinsippet om å bruke et elektrisk felt for å kontrollere deformasjonen og vibrasjonen av objektet, nemlig den inverse piezoelektriske effekten og den piezoelektriske effekten.

Deretter den omvendte piezoelektriske effekten av piezo sylinderrørmaterialer er det elektriske feltet for å kontrollere deformasjonen av objektet. Når ledningene er koblet til den øvre og nedre enden av det piezoelektriske legemet og en spenning påføres, blir objektet forlenget eller forkortet i retning av det elektriske feltet. Hvis belastningshastigheten til det elektriske feltet øker, det vil si at frekvensen økes, kan deformasjonen av objektet akselereres for å generere vibrasjon og avgi lydbølger. Sammen med annet støtteutstyr blir det lydkilden til aktivt ekkolodd.

Da er den inverse piezoelektriske effekten det elektriske feltet for å kontrollere deformasjonen av objektet. Når ledningene er koblet til den øvre og nedre enden av det piezoelektriske legemet og en spenning påføres, blir objektet forlenget eller forkortet i retning av det elektriske feltet. Hvis belastningshastigheten til det elektriske feltet øker, det vil si at frekvensen øker, kan deformasjonen av objektet akselereres for å generere vibrasjon og avgi lydbølger. Sammen med annet støtteutstyr blir det lydkilden til aktivt ekkolodd.

I krystallstrukturen til bariumtitanat eller PZT faller midtposisjonene til de positive og negative ladningene sammen, og dipolen genereres når temperaturen til de positive og negative ladningene ikke lenger sammenfaller etter at temperaturen er senket til en viss verdi. Dette dipolfenomenet forårsaker spontan polarisering. I en keramisk kropp genererer områder med samme spontane polarisasjonsorientering domener igjen, og domenene snus under et eksternt elektrisk felt for å opprettholde samme retning som det elektriske feltet. I løpet av denne perioden, hvis vinkelen på domenestyringen ikke er 180 grader, vil denne rotasjonen medføre en endring i formen til den pzt4 piezo keramiske rørtransduseren, det vil si belastningen under et stort elektrisk felt. Hvis det er et vekslende elektrisk felt, vil hysterese oppstå i en lastesyklus. Derfor, i praktiske applikasjoner, er det store elektriske feltet pre-polarisert, og domenene er orientert i én retning. Etter det bør retningen på det elektriske feltet ikke endres så mye som mulig for å unngå hysterese og depolarisering. Noen elektroniske lagringsenheter er selvfølgelig ekskludert. Etter å ha løst problemet med å generere lydbølger og motta lydbølger, for å forbedre ytelsen, er enhetene til ekkoloddet vanligvis i form av en matrise, som matches med andre enheter som faseskiftere og lignende. Gjennomfør en skanning av et spesifikt område. Store arrays er ofte sfæriske eller søyleformede, så store at ubåtens torpedorør vikes. Krigsskipet eller den bakre delen av ubåten danner ofte en blindsone på grunn av fremdriftssystemet, så den slepede ekkoloddet er langt fra støyområdet i hekken.