ما هو سونار؟

ما هو وكيف يتم السونار رباعي الابعاد 4d د وائل البنا (أبريل 2019).

Anonim

SONAR هي تقنية تستخدم الموجات الصوتية لتعيين أو تحديد موقع الكائنات في البيئة المحيطة. الفرضية بسيطة للغاية: أولا ، تنبعث منها مجموعة من الموجات الصوتية في اتجاه كائن. في حين أن بعض الموجات سوف ترتد ، فإن الموجات المتبقية ستنعكس في اتجاه الباعث.

إذا كنت ستدخل نهاية أحد الأنبوبين في بحر هائل وتضع أذن للأخر ، فستبدو بالتأكيد وكأنه غيب. ومع ذلك ، سوف تسمع أيضا يئن السفن الباهتة وغناء الحيوانات المختلفة بعيدا في أعماق المحيطات الشاسعة. كان ليوناردو دا فينشي أول شخص يقوم بهذه التجربة المبتكرة (دون الخوف من الحكم عليه) واكتشف هذه الظاهرة الغريبة. لقد نفذ بنجاح ما نسميه الآن سونار.

الملاحة الصوت وواسعة

خفاش تطير بينما تغرب الشمس. (رصيد الصورة: satit_srihin / Shutterstock)

الفرضية بسيطة للغاية: أولا ، تنبعث منها مجموعة من الموجات الصوتية في اتجاه كائن. في حين أن بعض الموجات سوف ترتد ، فإن الموجات المتبقية ستنعكس في اتجاه الباعث. مع معرفة سرعة الصوت والوقت الذي تم تمريره قبل استرجاع الموجة ، يمكن لمستقبل adroit حساب مسافة الكائن من الباعث.

بينما يمكن تنفيذ سونار في الهواء الطلق ، من المعروف أنه أكثر فعالية في الماء. وذلك لأن الموجات الصوتية تميل إلى مسافات أطول في الماء. بفضل مجموعة Sonar الرائعة ، تستطيع الحيتان تمييز شكل وحركة الأشياء بحجم كرات كرة الطاولة من على بعد 50 قدمًا. ومن المعروف أنها تعتمد على سونار أكثر من مجرد مشاهدة الأعلاف وتتبع أقاربها.

قرنة من الحيتان. (اعتمادات الصورة: Catmando / Shutterstock)

النشطة والسلبية

تمثيل لكيفية استخدام السفن سونار لتعيين قاع البحر.

بعد ذلك ، جلبت الحرب العالمية الأولى تقدمًا كبيرًا مهد الطريق أمام المراقبة تحت الماء وغواصات الحرب. المراقبة تحت الماء تنفذ ما يعرف بالسونار السلبي - وهي تقنية لا تتطلب جهاز إرسال خاص بها ، حيث أنها تستلزم الاستماع إلى الموجات الصوتية المنبعثة من أجهزة إرسال أخرى. هذا يعني الاستماع إلى الأصوات التي صنعتها الحيتان وسفن العدو. تقوم الأداة ببساطة بالكشف عن الموجات الصوتية التي تتحرك نحوها. ومع ذلك ، لا يمكن للآلات تحديد مواقع هذه المرسلات دون مساعدة من أجهزة الاستماع المنفعلة الأخرى. وهي تعمل بالاقتران مع تثليث مكان جهاز الإرسال ، خلسة ، دون أن يكون لها وجود.

تنقل الغواصات موجات صوتية وتكشف الأجسام الموجودة في جوارها بقياس الزمن المنقضي بين استقبال الصدى.

من ناحية أخرى ، تقوم غواصات الحرب بتطبيق Sonar النشط - وهي تقنية تستخدم جهاز استقبال وكذلك جهاز إرسال. هذا هو الأسلوب الذي نربطه بسهولة أكثر مع سونار. تنقل الغواصات موجات صوتية وتكشف الأجسام الموجودة في جوارها بقياس الوقت المنقضي قبل أن تتلقى الصدى. بخلاف مجرد الكشف عن وجود كائن ، سمح لنا أيضًا الارتفاع التدريجي للأدوات المتطورة جدًا بتحديد الشكل والحجم والتوجيه بتفاصيل رائعة.

التسوية بين القرار والتوهين

ومع ذلك ، ولأن الموجات المنعكسة هي موجات متناثرة من جسم ما ، يمكن للمرء أن يستنتج بشكل معقول أن شدتها قد تقلصت مقارنة بالموجات الصوتية الأصلية. كثافة منخفضة من الأمواج المتجاورة تجعل الصور غامضة أو غير مشرقة بشكل مناسب. وبالتالي ، لا تعتمد جودة الصورة على إمكانات الماكينة فحسب ، بل أيضًا على جوانب الكائن والتضاريس التي يتم فيها تنفيذ الآلية.

على سبيل المثال ، تمتص الكائنات التي تغطيها أسطح أكثر صرامة أو غير منتظمة المزيد من الموجات الصوتية من الأجسام التي تغطيها الأسطح العادية أو الناعمة. كما يمكن أن يتأثر انتشار الموجات الصوتية بدرجة حرارة الماء والشوائب التي يشجعها. من ناحية أخرى ، فإن الدقة والمدى هما صفات ترتبط ارتباطًا وثيقًا بتكرار الموجات الصوتية.

ينتقل الصوت لمسافات أطول في الماء من الموجات الضوئية أو اللاسلكية. (Photo Credit: Seaphotoart / Shutterstock)

الموجات الصوتية منخفضة التردد ، وتلك التي تقل عن 20 كيلو هرتز ، تولد دقة ضعيفة ، لكنها تباهى نطاقات أعلى ، حيث من المستبعد أن تخفف من العوائق بينهما. على العكس من ذلك ، فإن الموجات الصوتية عالية التردد ، ذات الترددات الأكبر من 100 كيلو هرتز ، تولد حلاً استثنائياً ، لكنها عرضة للتوهين الثقيل. يظهر حل وسط ، بحيث يجب أن يتم اختيار التردد الأمثل بعناية بما يتناسب مع حجم التفاصيل المطلوبة.

السونار لا يستخدم فقط للمراقبة أو لغواصات الحرب ؛ كما يستخدمه الأطباء لاكتشاف الخراجات والخلايا السرطانية ، وهي عملية تعرف باسم الموجات فوق الصوتية. يتسلل الأطباء إلى المرضى الذين يعانون من الأمواج الصوتية التي تبعثرها داخل الجسم ، مما يمكنهم من اكتشاف العضلات والأعضاء بتفاصيل أكبر مما تسمح به الأشعة السينية.

نحو نهاية The Dark Knight ، قام باتمان ، في حالة يأس ، بتطبيق مفهوم Sonar الخاص بـ Fox على كل هاتف ذكي في Gotham لتحديد موقع Joker.

وترتبط أجهزة السونار أيضاً بأطراف شباك الصيد ، مما يسمح للصيادين بالحصول على تقدير تقريبي للأسماك التي يتم صيدها في الشبكة. حتى باتمان لم يستطع أن يقاوم استخدام سونار ، وإن كان بشكل غير أخلاقي ، للقبض على مهرج جوكر. على الرغم من التنفيذ غير الواقعي أو بعيد المنال للسونار ، يدرك المرء مدى أهمية هذه التقنية.