Wie funktioniert das Sonar?

Sonar ist eine sehr wichtige Marineausrüstung und hat von allen Ländern mit der Verwendung von Unterwasserwaffen wie U -Booten große Aufmerksamkeit erhalten. Hier diskutieren wir weder eine bestimmte Ausrüstung noch beinhalten wir zu viele mathematische Konzepte. Stattdessen beginnen wir mit einem einfachen physischen Prinzip und geben eine kurze Einführung in das Sonar unter dem Wasser.

Das derzeitige Sonar ist hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: aktives Sonar und passives Sonar. Aktive Sonararbeit ähnelt Radar oder eher wie eine Fledermaus, nachdem sie eine Schallwelle erhalten hat.piezoelektrische KeramikEmpfängt ein reflektiertes Signal. Da das Prinzip ähnlich ist, kommt die Frage, warum nicht das Radar direkt auf das Wasser bewegen? Ganz einfach, radarabhängige elektromagnetische Wellen werden unter Wasser stark abgeschwächt und reichen einfach nicht aus, um eine Langstreckenerkennung zu erhalten. Die Schallwelle wird durch die Schwingung des Objekts erzeugt, und die im Wasser zurückgelegte Entfernung ist sehr weit. Eine riesige Explosion im Wasser ist an den Orten Tausende von Kilometern entfernt zu hören.

Es gibt zwei Haupttypen von solchenPiezo -KeramikrohreKomponenten. Das Magnetfeld oder das elektrische Feld kann verwendet werden, um das Objekt zu verformen. Hier konzentrieren wir uns auf das Prinzip der Verwendung eines elektrischen Feldes, um die Verformung und Schwingung des Objekts zu steuern, nämlich den inversen piezoelektrischen Effekt und den piezoelektrischen Effekt.

Dann der inverse piezoelektrische Effekt vonPiezo -Zylinderrohrmaterialienist das elektrische Feld zur Steuerung der Verformung des Objekts. Wenn die Drähte mit den oberen und unteren Enden des piezoelektrischen Körpers verbunden sind und eine Spannung aufgetragen wird, wird das Objekt in Richtung des elektrischen Feldes verlängert oder verkürzt. Wenn die Belastungsgeschwindigkeit des elektrischen Feldes zunimmt, dh die Frequenz erhöht, kann die Verformung des Objekts beschleunigt werden, um Vibrationen zu erzeugen und Schallwellen zu emittieren. Zusammen mit anderen unterstützenden Geräten wird es zur Klangquelle des aktiven Sonars.

Dann ist der inverse piezoelektrische Effekt das elektrische Feld zur Steuerung der Verformung des Objekts. Wenn die Drähte mit den oberen und unteren Enden des piezoelektrischen Körpers verbunden sind und eine Spannung aufgetragen wird, wird das Objekt in Richtung des elektrischen Feldes verlängert oder verkürzt. Wenn die Belastungsgeschwindigkeit des elektrischen Feldes zunimmt, dh die Frequenz nimmt, kann die Verformung des Objekts beschleunigt werden, um Vibrationen zu erzeugen und Schallwellen zu emittieren. Zusammen mit anderen unterstützenden Geräten wird es zur Klangquelle des aktiven Sonars.

In der Kristallstruktur von Bariumtitanat oder PZT fällt die Mittelpositionen der positiven und negativen Ladungen zusammen, und der Dipol wird erzeugt, wenn die Temperatur der positiven und negativen Ladungen nach der Temperatur nicht mehr übereinstimmt, nachdem die Temperatur auf einen bestimmten Wert gesenkt wird. Dieses Dipolphänomen wird eine spontane Polarisation hervorgebracht. In einem Keramikkörper erzeugen Regionen derselben spontanen Polarisationsorientierung wieder Domänen, und die Domänen werden unter ein externes elektrisches Feld umgedreht, um die gleiche Richtung wie das elektrische Feld aufrechtzuerhalten. Während dieser Zeit, wenn der Winkel der Domänensteuerung nicht 180 Grad beträgt, wird diese Rotation zu einer Änderung der Form des PZT4 -Piezo -Keramik -Rohrwandlers herbeigeführt, dh der Stamm unter einem großen elektrischen Feld. Wenn es sich um ein abwechselndes elektrisches Feld handelt, tritt eine Hysterese in einem Ladungszyklus auf. Daher ist das große elektrische Feld in praktischen Anwendungen präpolarisiert und die Domänen sind in eine Richtung ausgerichtet. Danach sollte die Richtung des elektrischen Feldes nicht so weit wie möglich geändert werden, um Hysterese und Depolarisation zu vermeiden. Natürlich sind einige elektronische Speichergeräte ausgeschlossen. Nach Lösung des Problems der Erzeugung von Schallwellen und dem Empfangen von Schallwellen, um die Leistung zu verbessern eines bestimmten Bereichs. Große Arrays sind oft kugelförmig oder säulenförmig, so groß, dass die Torpedoporten des U-Bootes nachgegeben werden. Das Kriegsschiff oder die Rückseite des U -Bootes bildet aufgrund des Antriebssystems häufig einen blinden Fleck, sodass das abgeschleppte Sonar weit vom Lärmbereich des Hecks entfernt ist.