hur fungerar ekolodet?

Ekolod är en mycket viktig marin utrustning, och den har fått stor uppmärksamhet från alla länder med användning av undervattensvapen som ubåtar. Här diskuterar vi inte en specifik utrustning, och vi involverar inte heller för många matematiska begrepp. Istället börjar vi med en enkel fysisk princip och ger en kort introduktion till ekolodet under vattnet.

Det nuvarande ekolodet är huvudsakligen uppdelat i två kategorier, aktivt ekolod och passivt ekolod. Aktivt ekolodsarbete liknar radar, eller mer som en fladdermus, efter att ha tagit emot en ljudvåg, piezoelektrisk keramik tar emot en reflekterad signal. Eftersom principen är liknande kommer frågan, varför inte flytta radarn direkt till vattnet? Helt enkelt radarberoende elektromagnetiska vågor är kraftigt dämpade under vattnet och räcker helt enkelt inte till för långdistansdetektering. Ljudvågen genereras av föremålets vibration och avståndet som tillryggaläggs i vattnet är mycket långt. En enorm explosion i vattnet kan höras på platser tusentals kilometer bort.

Det finns två huvudtyper av sådana piezokeramiska rörkomponenter. Magnetfältet eller det elektriska fältet kan användas för att deformera föremålet. Här fokuserar vi på principen att använda ett elektriskt fält för att styra föremålets deformation och vibration, nämligen den omvända piezoelektriska effekten och den piezoelektriska effekten.

Då den omvända piezoelektriska effekten av piezocylinderrörmaterial är det elektriska fältet för att kontrollera deformationen av föremålet. När ledningarna är anslutna till de övre och nedre ändarna av den piezoelektriska kroppen och en spänning appliceras, förlängs eller förkortas föremålet i det elektriska fältets riktning. Om belastningshastigheten för det elektriska fältet ökar, det vill säga frekvensen ökar, kan deformationen av föremålet accelereras för att generera vibrationer och avge ljudvågor. Tillsammans med annan stödutrustning blir den ljudkällan för aktivt ekolod.

Då är den omvända piezoelektriska effekten det elektriska fältet för att kontrollera deformationen av föremålet. När ledningarna är anslutna till de övre och nedre ändarna av den piezoelektriska kroppen och en spänning appliceras, förlängs eller förkortas föremålet i det elektriska fältets riktning. Om belastningshastigheten för det elektriska fältet ökar, det vill säga frekvensen ökar, kan deformationen av föremålet accelereras för att generera vibrationer och avge ljudvågor. Tillsammans med annan stödutrustning blir den ljudkällan för aktivt ekolod.

I kristallstrukturen av bariumtitanat eller PZT sammanfaller de positiva och negativa laddningarnas mittpositioner, och dipolen genereras när temperaturen på de positiva och negativa laddningarna inte längre sammanfaller efter att temperaturen sänkts till ett visst värde. Detta dipolfenomen orsakas spontan polarisering. I en keramisk kropp genererar områden med samma spontana polarisationsorientering domäner igen, och domänerna vänds under ett externt elektriskt fält för att bibehålla samma riktning som det elektriska fältet. Under denna period, om vinkeln på domänstyrningen inte är 180 grader, kommer denna rotation att åstadkomma en förändring i formen på den pzt4 piezokeramiska rörformiga givaren, det vill säga spänningen under ett stort elektriskt fält. Om det är ett alternerande elektriskt fält kommer hysteres att inträffa i en laddningscykel. Därför, i praktiska tillämpningar, är det stora elektriska fältet förpolariserat, och domänerna är orienterade i en riktning. Därefter bör det elektriska fältets riktning inte ändras så mycket som möjligt för att undvika hysteres och depolarisering. Naturligtvis är vissa elektroniska lagringsenheter undantagna. Efter att ha löst problemet med att generera ljudvågor och ta emot ljudvågor, för att förbättra prestandan, är ekolodets enheter i allmänhet i form av en array, som matchas med andra enheter såsom fasskiftare och liknande. Genomför en skanning av ett specifikt område. Stora arrayer är ofta sfäriska eller kolonnformade, så stora att ubåtens torpedrör får vika. Örlogsfartyget eller bakdelen av ubåten bildar ofta en död fläck på grund av framdrivningssystemet, så det bogserade ekolodet ligger långt från akterns bullerområde.