jak działa sonar?

Sonar jest bardzo ważnym sprzętem morskim i cieszy się dużym zainteresowaniem we wszystkich krajach stosujących broń podwodną, ​​taką jak łodzie podwodne. Nie omawiamy tutaj konkretnego sprzętu ani nie angażujemy zbyt wielu pojęć matematycznych. Zamiast tego zaczynamy od prostej zasady fizycznej i przedstawiamy krótkie wprowadzenie do sonaru pod wodą.

Obecny sonar dzieli się głównie na dwie kategorie: sonar aktywny i sonar pasywny. Aktywna praca sonaru przypomina pracę radaru, a raczej nietoperza, po otrzymaniu fali dźwiękowej, ceramika piezoelektryczna odbiera odbity sygnał. Ponieważ zasada jest podobna, pojawia się pytanie, dlaczego nie przenieść radaru bezpośrednio do wody? Po prostu, zależne od radaru fale elektromagnetyczne są silnie tłumione pod wodą i po prostu nie są wystarczające do wykrywania na duże odległości. Fala dźwiękowa powstaje w wyniku wibracji obiektu, a odległość przebyta w wodzie jest bardzo duża. Ogromną eksplozję w wodzie słychać w miejscach oddalonych o tysiące kilometrów.

Istnieją dwa główne typy tego typu rurek piezoceramicznych . elementy Do odkształcenia obiektu można wykorzystać pole magnetyczne lub pole elektryczne. Tutaj skupiamy się na zasadzie wykorzystania pola elektrycznego do kontrolowania odkształceń i wibracji obiektu, a mianowicie odwrotnym efekcie piezoelektrycznym i efekcie piezoelektrycznym.

Następnie odwrotny efekt piezoelektryczny Materiały rurowe cylindra piezoelektrycznego to pole elektryczne kontrolujące deformację obiektu. Po podłączeniu przewodów do górnego i dolnego końca korpusu piezoelektrycznego i przyłożeniu napięcia obiekt ulega wydłużeniu lub skróceniu w kierunku pola elektrycznego. Jeśli prędkość ładowania pola elektrycznego wzrasta, to znaczy zwiększa się częstotliwość, deformacja obiektu może zostać przyspieszona w celu wygenerowania wibracji i emisji fal dźwiękowych. Wraz z innym sprzętem pomocniczym staje się źródłem dźwięku aktywnego sonaru.

Następnie odwrotnym efektem piezoelektrycznym jest pole elektryczne kontrolujące deformację obiektu. Po podłączeniu przewodów do górnego i dolnego końca korpusu piezoelektrycznego i przyłożeniu napięcia obiekt ulega wydłużeniu lub skróceniu w kierunku pola elektrycznego. Jeśli prędkość ładowania pola elektrycznego rośnie, to znaczy wzrasta częstotliwość, deformację obiektu można przyspieszyć, generując wibracje i emitując fale dźwiękowe. Wraz z innym sprzętem pomocniczym staje się źródłem dźwięku aktywnego sonaru.

W strukturze krystalicznej tytanianu baru lub PZT środkowe pozycje ładunków dodatnich i ujemnych pokrywają się, a dipol powstaje, gdy temperatura ładunków dodatnich i ujemnych nie pokrywa się już po obniżeniu temperatury do określonej wartości. To zjawisko dipolowe powoduje spontaniczną polaryzację. W ciele ceramicznym obszary o tej samej spontanicznej orientacji polaryzacji ponownie generują domeny, które są odwracane pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, aby zachować ten sam kierunek co pole elektryczne. W tym okresie, jeśli kąt sterowania domeną nie będzie wynosił 180 stopni, to obrót ten spowoduje zmianę kształtu piezoceramicznego przetwornika rurowego pzt4, czyli odkształcenie pod dużym polem elektrycznym. Jeśli jest to zmienne pole elektryczne, w cyklu ładowania wystąpi histereza. Dlatego w zastosowaniach praktycznych duże pole elektryczne jest wstępnie spolaryzowane, a domeny są zorientowane w jednym kierunku. Następnie nie należy w miarę możliwości zmieniać kierunku pola elektrycznego, aby uniknąć histerezy i depolaryzacji. Oczywiście wyłączone są niektóre elektroniczne urządzenia pamięci masowej. Po rozwiązaniu problemu generowania i odbierania fal dźwiękowych, w celu zwiększenia wydajności, jednostki sonaru mają zazwyczaj postać układu, który jest dopasowywany do innych urządzeń, takich jak przesuwniki fazowe i tym podobne. Wykonaj skanowanie określonego obszaru. Duże układy mają często kształt kulisty lub kolumnowy i są tak duże, że ustępują wyrzutnie torpedowe łodzi podwodnej. Okręt wojenny lub tył łodzi podwodnej często tworzą martwy punkt ze względu na układ napędowy, więc holowany sonar znajduje się z dala od obszaru hałasu na rufie.