g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Algılama Sonar teknolojisinin ilkesi ve uygulaması

1. Sonar Teknolojisine Genel Bakış

Sonar ekipmanının tanımı

Ses dalgalarının su altında yayılma özelliklerini kullanarak, su altı hedeflerinin tespiti elektro-akustik dönüşüm ve sinyal işleme teknolojisi ile tamamlanır ve su altı iletişim ve telemetri ekipmanı sonar ekipmanı olarak adlandırılır.

Sonar teknolojisinin gelişim tarihi

Sualtı ses dalgalarının uygulanması, sonar konusunu oluşturmaktadır. "Sonar", II. Dünya Savaşı'nın orta ve son dönemlerinde İngilizcede "ses navigasyon ve menzil" in baş harflerine göre çevrilmiştir. Çeşitli algılamalar yapmak için su altı akustik sonar kullanan sisteme sonar sistemi denir. On dokuzuncu yüzyılın başlarında Batı ülkeleri, aralarında akustik dalga algılama yöntemlerinin en etkili olduğu termal enerji, manyetik enerji, elektromanyetik ve akustik dalgaları tespit etme yöntemleri de dahil olmak üzere su altı nesne algılama teknolojisi üzerine birçok araştırma yaptı. Daha sonra ülkeler bu teknoloji üzerinde bu temelde daha fazla araştırma yapmışlardır.Aktif sonar ve pasif sonar ana araştırma nesneleridir.Aynı zamanda yayılma ortamı, hipotez testi ve tahmin teorileri de araştırma gündemine alınmıştır. 1930'larda ve 1940'larda Amerikalılar, su altı ses yayılımı, gürültü, yankılanma ve yansıma teorilerini kapsamlı bir şekilde incelemeye başladılar ve ses yayılım denklemlerini hesaplamak için bilgisayarları kullandılar ve su altı ses ve elektrik enerjisini dönüştürmek için su altı vericileri kullandılar. Teknoloji, sonar teknolojisinin gelişimini büyük ölçüde teşvik eden önemli ilerleme kaydetmiştir.

Sonar teknolojisinde enerji dönüştürücüleri üzerine yapılan araştırmada, ilk aşama sonuçları transistör malzemeler ve manyetostriktif malzemelerin enerji dönüştürücülerini geliştirmiş ve ardından piezoelektrik seramik malzemelerin enerji dönüştürücülerini başarıyla çalışmıştır. Sonar algılama teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; son yıllarda ekonominin gelişmesi ve teknolojinin sürekli güncellenmesi ile kompozit malzemeler ve fiber optik hidrofonlar gibi çok sayıda yeni kavram ve yeni malzemeler birbiri ardına ortaya çıkmıştır. Doğruluğun performansı, verimliliği ve güvenilirliği benzeri görülmemiş bir şekilde iyileştirildi.

İkincisi, sonarın temel yapısı

Genel olarak, verici, dönüştürücü, alıcı, ekran ve kontrolör birlikte sonar sistemini oluşturur. Verici, gerekli elektrik sinyalini üreten bir makinedir.Transdüserin işlevi, vericinin ürettiği elektrik sinyalini bir su altı akustik sinyaline dönüştürmek ve suya yaymaktır.Sualtı akustik sinyali, engellerle karşılaştığında suya yansıyacaktır. Akustik sinyal, sonar yankısı şeklinde hidrofona geri döndürülür.Ses dalgasını aldıktan sonra, hidrofon bunu elektrik sinyaline dönüştürür.Elektrik sinyali işlenip yükseltildikten sonra, sonuç kontrolöre geri beslenir. Görüntülenen ve son olarak işlenen bilgilere dayanılarak, hedef engelin belirli konumu ve yapısı analiz edilebilir.

Sonar türü

Sonarın farklı çalışma yöntemlerine göre aktif sonar ve pasif sonar olarak ikiye ayrılabilir.Aktif sonar arama ve konumlandırmada, pasif sonar ise esas olarak hedef mesafenin ölçülmesi ve izlenmesinde kullanılır.

Sonarın yapısı

Aktif sonar: Aktif sonarın bileşenleri şunlardır: verici, alıcı, dönüştürücü, alıcı-verici dönüştürücü ve gösterge. Pasif sonar: Pasif sonarın bileşenleri şunlardır: alıcı, dönüştürücü, alıcı-verici ve gösterge.

Sonar vericisi: Sonar vericisi, aktif sonarın ana bileşenlerinden biridir ve belirli bir güç ses veya ultrasonik sinyal üretme işlevine sahiptir ve daha sonra suya yerleştirilen verici dönüştürücü, ses veya işitsel elektrik sinyalini bir akustik sinyale dönüştürür. Akustik sinyali yayınlayın.

Sonar dönüştürücü: Sonar uygulama sisteminde en yaygın kullanılanı su altı akustik sisteminin de önemli bir parçası olan elektroakustik dönüştürücüdür. Sonar dönüştürücü, elektrik enerjisini ve ses enerjisini birbirine dönüştüren bir cihazdır.Sualtı akustik dönüştürücü, çalışma durumuna göre bir verici dönüştürücü ve bir alıcı dönüştürücü olarak bölünebilir. Bunlar arasında, verici dönüştürücü elektrik enerjisini mekanik enerjiye ve ardından mekanik enerjiyi ses enerjisine dönüştürebilir; alıcı dönüştürücü, ses enerjisini mekanik enerjiye ve ardından elektrik enerjisine dönüştürür. Pratik uygulamada su altı akustik dönüştürücü, aynı zamanda dönüştürücü ve alıcı dönüştürücü işlevlerine sahiptir.Sualtı akustik dönüştürücü için sistemin teknik gereksinimi, düşük frekans, yüksek güç ve yüksek verimlilik özelliklerine sahip olmasıdır. Büyük bir su altı akustik sisteminin algılama mesafesi büyük etkiye sahiptir.

Dönüştürücü iletim ekipmanı: Sonar dönüştürücünün daha fazla enerji alması için, dönüştürücünün çeşitli tarama ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde serbestçe kaldırmasını, döndürmesini ve eğilmesini sağlayan bir dizi iletim ekipmanına sahip olması gerekir.

Sonar alıcısı: Hedef yankı su yoluyla hidrofona iletildiğinde, hidrofonun alabileceği sinyal çok zayıftır ve buna genellikle başka sesler ve gürültüler eşlik eder ve onun tarafından dönüştürülen elektrik sinyali de çok zayıftır. Bu nedenle, iyi bir beklenen etkiyi elde etmek için belirli işlemlerden sonra tamamen güçlendirilmesi gerekir Sonar alıcısı bu işi tamamlayacak ekipmandır.

Sonar göstergesi: Sonar sisteminin terminal ekipmanı sonar göstergesidir.Farklı iletim biçimine göre sonar göstergesi iki türe ayrılabilir: işitsel gösterge ve görsel gösterge İşitsel gösterge genellikle kulaklıkları ve hoparlörleri, görsel göstergeleri ifade eder Kaydediciler ve ekranlar ile ilgilidir.

Sonar sisteminin özellikleri

Su altında bilgi almanın en iyi yolu bir su altı sonar sistemidir.Sonar ekipmanı özel kullanım sırasında aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Sonar performansı, çevreden büyük ölçüde etkilenir. Sonar sisteminin özellikleri, çevredeki ortamdan büyük ölçüde etkilenir.Okyanustaki karmaşık ve değişken ortam nedeniyle, sonar sisteminin deniz suyundaki performansını, kırılma etkileri, saçılma etkileri ve deniz ve deniz tabanı etkileri gibi belirsiz kılan birçok belirsiz faktör vardır. Eşitsizlik, sesin ve sonar sinyalinin yayılmasını etkileyecek ve sonar sisteminin performansını etkileyecektir.

Sonar performansı sınırlıdır ve kurulum platformundan etkilenir. Sonar sisteminin performansı, kurulum platformundan da etkilenecektir.Sonar sistemi kurulum platformunun boyutu ve coğrafi konumu sınırlıdır.Sonar ekipmanının performansını iyileştirmek için dönüştürücünün boyutunu isteğe bağlı olarak artırmak imkansızdır. Ayrıca çalışma sırasında gürültü üretir ve gürültü arka plan gürültüsü oluşturmak için yayılır, bu da sonarın algılama performansını bir dereceye kadar etkiler.

Sonar sistemini etkileyen faktörler

Sıcaklık: Sıcaklık, sonar sisteminin performansı üzerinde en büyük etkiye sahip faktörlerden biridir.Okyanustaki her katmanın sıcaklık farkı, sonar tespitinin derinlik ve mesafe aralığını bir ölçüde etkileyecektir. Örneğin, izotermal bir okyanusta sonarın algılama menzili 3000 metre ila 4000 metreye ulaşabilirken, sıcaklığın çok yüksek veya çok düşük olduğu deniz alanlarında menzil yalnızca yaklaşık 1000 metre olabilir.

Okyanustaki farklı katmanlar: Okyanusta yüzey ses kanalları ve derin deniz ses kanalları vardır ve uzun mesafeli yayılma alanları ve deniz dibi yansımaları gibi fenomenler vardır.Bu fenomenler, ses dizisinin eğimi ile alıcı fan arasındaki değişikliklerin nispeten karmaşık olmasına neden olur. Teorik olarak, emisyon kaynağı, okyanus ve deniz koşulları ve ses alanı verilerini biliyorsanız, ses alanını okyanusun herhangi bir yerinde hesaplayabilirsiniz, ancak pratikte verileri doğru bir şekilde elde etmek çok zordur ve yalnızca bazı kaba sonuçlar elde edebilirsiniz. .

Ses ışınının eğilme derecesi: Ses hızının trapezoidal dağılımı, sonar sisteminin algılama etkisi üzerinde de büyük bir etkiye sahiptir.Bazı gradyanlar, ses ışınlarının yayılma mesafesini artırabilir ve bazı gradyanlar, ses ışınlarının yayılma mesafesini azaltabilir. Ses hızının pozitif gradyan dağılımı, ses ışını deniz yüzeyine doğru büküldüğünde ve ses hızının pozitif gradyan dağılımı genellikle sadece deniz yüzeyinde belirdiğinde kışın ortaya çıkması genellikle daha kolaydır. Aralık dahilinde, hidroakustik detektörün algılama mesafesi görece uzaktır.Eğer hedef derin denizdeyse, ses dalgası hedefin derinliğine yayılmayacaktır.Bu sırada, su altı akustik ekipmanı hedef nesneyi tespit edemez. Ses hızının negatif gradyentinin dağılımı, ses ışınının deniz tabanına doğru büküldüğü yaz aylarında genellikle daha kolaydır.Bu durumda, yatay yöndeki çalışma mesafesi daha büyük ölçüde etkilenecek ve ses dalgalarının yayılma mesafesi nispeten kısadır. Şu anda, farklı derinlikteki hedefler için bir yüzey ve su altı akustik dedektörü olarak algılama etkisi ve mesafede belirli farklılıklar vardır.Şu anda, tespit hedefi daha derinse, yakın hedefin tespit edilmesinin daha kolay olduğunu belirtmekte fayda var.

Üçüncüsü, sonar uygulama kapsamı

Su altı algılama ve menzil tespiti

Sualtı tespiti ve menzil tespiti olarak kullanıldığında, sonar genellikle geleneksel yankı sirenine, dip profilleyiciye ve yandan görüş sonarına bölünebilir. Genellikle "yankı sondası" dediğimiz şey, su altında titreşimler yayarak ve deniz tabanına ulaşmak için geçen süreyi ölçerek sudaki algılanan nesnenin konumunu ve derinliğini hesaplayabilen geleneksel bir yankı sirenidir. "Dip profilleyici", yayılan ses dalgalarını deniz tabanına iletmek için düşük frekanslı ve yüksek güçlü darbeli ses kaynaklarını kullanan aktif bir sonardır. Ana işlevi okyanusun ve dibin derinliğini ölçmektir. Maddenin yapısını ve özelliklerini tespit edip ölçün, ortama giren olay ve yansıyan ses dalgalarının şeklini, zamanını, durumunu ve özelliklerini analiz edip hesaplayın ve deniz tabanının yansıma katsayısını elde edin.Bu katsayılar ve verilere göre deniz tabanının ilgili yapısı belirlenebilir. Ve doğa hesaplanır. "Yandan bakan sonar" ın işlevi, deniz tabanındaki malzemeyi gemiye dik olarak tespit etmektir ve çoğunlukla deniz dibi haritalarının çizilmesinde kullanılır.

Doppler hız ölçümü

Sonar, okyanus hızı ölçümü aralığında da uygulanabilir.Bu tür bir sonar hız ölçümünün prensibi, deniz tabanındaki yankıdaki Doppler frekans kayması ile belirlenen, geminin alt kısmına eğik olarak aşağıya doğru bir çift yönlü dönüştürücü yerleştirmektir. Geminin deniz tabanına göre hareket hızını ve ardından geminin denizdeki hızını bilebiliriz. Ek olarak, sonar sistemi akan suda sabitlenmişse, okyanusta akan deniz suyunun yönünü ve hızını tespit etmek için aynı ölçüm prensibi kullanılabilir.

Balıkçılık yönetimi

Sonar sistemi, balıkçılık yönetiminde hala yüksek uygulama değerine sahiptir.Sonar sistemi tarafından yapılan "balık bulucu", balık okulunun hareketini bulabilir. Balık okulunun yeri ve balık okulunun menzili, "balık bulucu" nun kullanılması balıkçılık olasılığını ve miktarını büyük ölçüde artırabilir. Buna ek olarak, sonar teknolojisi ile yapılan "balık yardım sonar ekipmanı" balıkçıların balıkları saymasına, balıkları cezbetmesine ve balıkçıların balıkları yakalamasına yardımcı olabilir.

4. Bu aşamada sonar ekipmanının destekleyici teknolojisi

Sentetik açıklık teknolojisi

Son yıllarda, sonar sentetik diyafram teknolojisinin gelişimi büyük ilgi gördü. Radarda sentetik açıklık teknolojisinin uygulanması çok gelişmiştir, ancak sonar uygulaması hala daha azdır.Başlıca nedenlerden biri, ses yayılma yolunun radyo yayılımından çok daha karmaşık olması ve sonar platform hareketinin hızıdır. Ses yayılma hızından çok daha büyüktür, bu nedenle sonarda sentetik açıklık teknolojisinin uygulanması, radardaki uygulamadan çok daha karmaşıktır.

Su altı akustik iletişim teknolojisi ve su altı GPS teknolojisi

Sualtı akustik iletişim teknolojisi, sonar araştırmalarında her zaman önemli bir alan olmuştur.Sualtı akustik iletişim sisteminin performansı temel olarak iletim hızı ve çalışma mesafesinden etkilenir. Amerika Birleşik Devletleri ve bazı NATO ülkeleri, birçok denizcilik uygulama çalışmasına dayanarak, aşamalı iletim hızının ürününün 40 civarında olduğunu ve bu iletim oranının yalnızca yaklaşık 5 kırk yıl önce dalgalandığını buldu.

Veri birleştirme teknolojisi

Sonar sistemlerinin entegrasyonu gittikçe artıyor ve veri miktarı gittikçe artıyor.Onları işlemek için sonar personeline güvenmek elbette yeterli değil, bu nedenle veri füzyon teknolojisine daha fazla dikkat edilmesi gerekiyor. Veri füzyon teknolojisinin geliştirilmesi, karar verme yardımı için güçlü yardım sağlar.

V.Sonar teknolojisinin performansını iyileştirme yöntemleri

Öncelikle iş için düşük frekanslar kullanılmalıdır.Düşük frekans aralığında deniz suyu daha az ses emer, bu nedenle sonar için düşük çalışma frekanslarının kullanılması algılama aralığını bir ölçüde artırabilir. İkinci olarak, sonarın emisyon gücünü arttırmak için, dönüştürücü materyali, birim alan başına yayılan ses gücünü artırmak için yüksek güçlü materyaller yayacak şekilde seçilmelidir. Üçüncüsü, iletim kanallarını artırın Derin deniz koşullarında, algılama aralığını daha da artırmak için aşağıdaki kanallar kullanılabilir: (1) Deniz dibi yansıma iletim kanalı; (2) Derin deniz ses kanalı iletim kanalı.

Altı, sonuç

Sonar teknolojisi, hızlı gelişme ve geniş uygulama beklentileri olan bir konudur. 21. yüzyıl sonar teknolojisi, bilgili ses oluşturmak için sonar sistemini daha da geliştirmek ve iyileştirmek için deniz akustiğini, elektronik iletişimi ve malzeme bilimini organik olarak birleştirir. Ve akıllı sonar sistemi.