як працює ехолот?

Гідролокатор є дуже важливим військово-морським обладнанням, і він отримав велику увагу в усіх країнах із використанням підводної зброї, наприклад підводних човнів. Тут ми не обговорюємо конкретне обладнання та не використовуємо надто багато математичних понять. Натомість ми почнемо з простого фізичного принципу та дамо короткий вступ до гідролокатора під водою.

Сучасний ехолот в основному поділяється на дві категорії: активний і пасивний. Активна робота гідролокатора схожа на роботу радара, або більше, як кажана, після отримання звукової хвилі, п'єзокераміка отримує відбитий сигнал. Оскільки принцип подібний, виникає питання, чому б не перенести радар прямо на воду? Простіше кажучи, залежні від радара електромагнітні хвилі сильно послаблюються під водою, і їх просто недостатньо для виявлення на великій відстані. Звукова хвиля генерується вібрацією об’єкта, а відстань, яку можна подолати у воді, дуже велика. Сильний вибух у воді можна почути за тисячі кілометрів.

Існує два основних типи таких п'єзокерамічних трубок . компоненти Для деформації об'єкта можна використовувати магнітне або електричне поле. Тут ми зосереджуємось на принципі використання електричного поля для керування деформацією та вібрацією об’єкта, а саме на зворотному п’єзоелектричному ефекті та п’єзоелектричному ефекті.

Тоді зворотний п'єзоелектричний ефект Матеріали п'єзоциліндрової трубки - це електричне поле для контролю деформації об'єкта. Коли дроти з’єднані з верхнім і нижнім кінцями п’єзоелектричного тіла і подається напруга, об’єкт подовжується або вкорочується в напрямку електричного поля. Якщо швидкість навантаження електричного поля зростає, тобто збільшується частота, деформація об’єкта може прискорюватися, створюючи вібрацію та випромінюючи звукові хвилі. Разом з іншим допоміжним обладнанням він стає джерелом звуку активного сонара.

Тоді зворотний п'єзоелектричний ефект - це електричне поле для управління деформацією об'єкта. Коли дроти з’єднані з верхнім і нижнім кінцями п’єзоелектричного тіла і подається напруга, об’єкт подовжується або вкорочується в напрямку електричного поля. Якщо швидкість навантаження електричного поля зростає, тобто частота збільшується, деформація об’єкта може прискорюватися, створюючи вібрацію та випромінюючи звукові хвилі. Разом з іншим допоміжним обладнанням він стає джерелом звуку активного сонара.

У кристалічній структурі титанату барію або PZT центральні положення позитивних і негативних зарядів збігаються, і диполь генерується, коли температура позитивних і негативних зарядів більше не збігається після зниження температури до певного значення. Це дипольне явище викликане спонтанною поляризацією. У керамічному тілі області з однаковою спонтанною поляризаційною орієнтацією знову генерують домени, і домени перевертаються під впливом зовнішнього електричного поля, щоб підтримувати той самий напрямок, що й електричне поле. Протягом цього періоду, якщо кут повороту домену не становить 180 градусів, то це обертання спричинить зміну форми п’єзокерамічного трубчастого перетворювача pzt4, тобто деформацію під великим електричним полем. Якщо це змінне електричне поле, у циклі навантаження виникне гістерезис. Тому в практичних застосуваннях велике електричне поле є попередньо поляризованим, а домени орієнтовані в одному напрямку. Після цього напрямок електричного поля не слід максимально змінювати, щоб уникнути гістерезису та деполяризації. Звичайно, деякі електронні запам'ятовуючі пристрої виключаються. Після вирішення проблеми генерування та отримання звукових хвиль, щоб підвищити продуктивність, блоки сонара, як правило, мають форму масиву, який узгоджується з іншими пристроями, такими як фазовращатели тощо. Здійсніть сканування певної області. Великі масиви часто мають сферичну або колоноподібну форму, настільки великі, що торпедні апарати підводного човна відступають. Військовий корабель або кормова частина підводного човна часто утворює сліпу зону через рухову установку, тому буксируваний гідролокатор знаходиться далеко від зони шуму корми.