Apa itu SONAR?

Anonim

SONAR adalah teknik yang menggunakan gelombang bunyi untuk memetakan atau mencari benda-benda di persekitaran sekitarnya. Premis ini agak mudah: pertama, mengeluarkan satu kluster gelombang bunyi ke arah objek. Walaupun beberapa gelombang akan melantun, gelombang yang selebihnya akan dilihat kembali ke arah pemancar.

Jika anda memasukkan satu hujung tiub ke dalam laut yang besar dan menaruh telinga kepada yang lain, anda pastinya kelihatan seperti loon. Walau bagaimanapun, anda juga akan mendengar keluhan samar-samar kapal dan nyanyian pelbagai haiwan jauh di kedalaman lautan yang luas. Leonardo Da Vinci adalah orang pertama yang melakukan eksperimen cerdik ini (tanpa rasa takut diadili) dan menemui fenomena aneh ini. Beliau telah berjaya melaksanakan apa yang kita panggil SONAR sekarang.

Navigasi Bunyi Dan Ranging

Kelawar terbang semasa matahari terbenam. (Foto Kredit: satit_srihin / Shutterstock)

Premis ini agak mudah: pertama, mengeluarkan satu kluster gelombang bunyi ke arah objek. Walaupun beberapa gelombang akan melantun, gelombang yang selebihnya akan dilihat kembali ke arah pemancar. Dengan pengetahuan tentang kelajuan bunyi dan masa yang dilalui sebelum gelombang diperoleh, penerima yang mengaku boleh mengira jarak objek dari pemancar.

Walaupun Sonar boleh dilaksanakan di udara terbuka, ia diketahui lebih berkesan di dalam air. Ini kerana gelombang bunyi cenderung untuk bergerak lebih jauh dalam air. Oleh kerana jangkauan Sonar yang luar biasa, ikan paus dapat membezakan bentuk dan pergerakan objek saiz bola pingpong dari 50 kaki jauhnya. Mereka diketahui bergantung pada Sonar bahkan lebih daripada melihat untuk memakan dan menjejaki kerabat mereka.

Satu paus ikan paus. (Kredit Foto: Catmando / Shutterstock)

SONAR aktif dan pasif

Perwakilan bagaimana kapal menggunakan SONAR untuk memetakan perahu.

Seterusnya, Perang Dunia pertama membawa kemajuan besar yang membuka jalan bagi pengawasan bawah laut dan kapal selam perang. Pengawasan bawah air menerapkan apa yang dikenali sebagai Sonar pasif - teknik yang tidak memerlukan pemancar sendiri, kerana ia memerlukan mendengarkan gelombang bunyi yang dipancarkan oleh pemancar lain. Ini bermakna mendengar bunyi yang dibuat oleh paus dan kapal musuh. Alat ini hanya mengesan gelombang bunyi yang bergerak ke arahnya. Mesin bagaimanapun, tidak dapat menentukan lokasi pemancar ini tanpa bantuan peranti pendengaran pasif lain. Mereka bekerja bersama-sama untuk menguasai lokasi pemancar, senyap, tanpa membuat kehadiran mereka dirasai.

Kapal selam menghantar gelombang bunyi dan mengesan objek di sekitar mereka dengan mengukur masa berlalu antara penerimaan gema.

Sebaliknya, kapal selam perang melaksanakan Sonar aktif - teknik yang menggunakan penerima serta pemancar. Inilah teknik yang paling mudah dikaitkan dengan Sonar. Kapal selam menghantar gelombang bunyi dan mengesan objek di sekitar mereka dengan mengukur masa yang berlalu sebelum mereka menerima gema. Selain daripada mengesan kehadiran objek, peningkatan alat-alat yang sangat canggih juga membolehkan kami mengenal pasti bentuk, saiz dan orientasi dalam terperinci yang indah.

The Compromise Between Resolution and Attenuation

Walau bagaimanapun, kerana gelombang yang tercermin adalah gelombang yang bertaburan oleh objek, seseorang dapat dengan mudah membuat kesimpulan bahawa keamatan mereka berkurang berbanding dengan gelombang bunyi asal. Keamatan yang rendah dari gelombang yang diterima menyebabkan imej keruh atau tidak sesuai terang. Oleh itu, kualiti imej tidak hanya bergantung pada keupayaan mesin, tetapi juga aspek objek dan medan di mana mekanisme itu dilaksanakan.

Contohnya, objek yang ditutup dengan permukaan yang lebih kasar atau tidak teratur menyerap lebih banyak gelombang bunyi daripada objek yang ditutup dengan permukaan yang tetap atau licin. Penyebaran gelombang bunyi juga boleh dipengaruhi oleh suhu air dan kekotoran yang ia fosters. Resolusi dan rentang, sebaliknya, adalah ciri-ciri yang berkaitan dengan kekerapan gelombang bunyi.

Bunyi bergerak jauh lebih jauh di dalam air daripada cahaya atau gelombang radio. (Foto Kredit: Seaphotoart / Shutterstock)

Gelombang bunyi frekuensi rendah, yang di bawah 20kHz, menghasilkan resolusi yang lemah, tetapi mereka mempunyai julat yang lebih tinggi, kerana ia tidak mungkin dilemahkan oleh halangan di antara. Sebaliknya, gelombang bunyi frekuensi tinggi, yang mempunyai kekerapan lebih besar daripada 100kHz, menjana resolusi yang fenomenal, tetapi mereka terdedah kepada pelemahan berat. Kompromi timbul, supaya kekerapan optimum mesti dipilih dengan teliti mengikut saiz saiz terperinci yang dikehendaki.

Sonar tidak semata-mata digunakan untuk pengawasan atau kapal selam perang; ia juga digunakan oleh doktor untuk mengesan sel-sel kista dan sel kanser, satu proses yang dikenali sebagai ultrasonografi. Doktor menyusup pesakit mereka dengan gelombang bunyi yang menyebarkan dan mencetuskan ricochet di dalam badan, membolehkan mereka mengesan otot dan organ dalam detail yang lebih besar daripada sinaran X akan membolehkan.

Menjelang akhir The Dark Knight, Batman, dalam keadaan terdesak, menerapkan konsep Sonar Fox kepada setiap telefon pintar di Gotham untuk menentukan lokasi Joker.

Peranti Sonar juga dilampirkan pada hujung jaring ikan, membolehkan nelayan mendapatkan anggaran kasar ikan yang ditangkap di dalam jaring. Malah Batman tidak dapat menolak menggunakan Sonar, walaupun tidak secara etika, untuk menangkap Joker yang mengelak. Walaupun pelaksanaan sonar yang tidak realistik atau jauh dari tempat kejadian, seseorang menyedari betapa pentingnya teknologi itu.