암초를 탐지하는 데 사용되는 기계의 이름은 무엇입니까?

음파 탐지기

음파는 중요한 관찰과 측정 수단이다. 흥미롭게도 영어에서' 소리' 라는 단어는 명사로서의' 소리' 와 동사로서의' 탐지' 를 뜻하며 소리와 탐지의 밀접한 관계를 보여준다.

물에서 측정을 관찰할 때는 음파만 유일하다. 이는 다른 탐사 수단의 작용 거리가 짧아 물속에서의 빛의 침투 능력이 매우 제한되어 있기 때문이다. 가장 맑은 바닷물에서도 사람은 십여 미터에서 수십 미터 이내의 물체만 볼 수 있다. 전자파는 물속에서 너무 빨리 감쇠하고 파장이 짧을수록 손실이 커질수록 고전력 저주파 전자파를 사용해도 수십 미터만 전파할 수 있다. 그러나 음파가 물 속에서 전파되는 감쇠는 훨씬 작다. 몇 킬로그램의 폭탄이 심해 통로에서 폭발하여 2 만 킬로미터 떨어진 곳에서도 신호를 받을 수 있다. 저주파 음파는 해저에서 몇 킬로미터 떨어진 지층을 관통하여 지층의 정보를 얻을 수도 있다. 지금까지 음파보다 더 효과적인 수단이 물에서 측정과 관찰을 하는 것은 발견되지 않았다.

음파 탐지기는 음파를 이용하여 수중 목표물을 탐지하고 위치시키는 장치로, 수음학에서 가장 광범위하고 중요한 장치이다. SONAR 라는 단어의 번역이고, SONAR 는 소리 내비게이션과 거리 측정의 약자이다.

음파 탐지기는 능동 음파 탐지기와 수동 음파 탐지기로 나뉜다. 능동적인 음파 탐지기는 간단한 메아리 탐지기에서 발전한 것이다. 초음파를 능동적으로 발사한 다음 에코를 수집하고 계산합니다. 빙산, 암초, 침몰선, 해양 깊이, 물고기 떼, 지뢰, 엔진이 꺼진 숨겨진 잠수함을 탐지하는 데 적합합니다. 반면에, 수동적인 음파 탐지기는 간단한 수청기에서 발전한 것이다. 그것은 대상의 소음을 듣고 대상의 위치와 몇 가지 특징을 판단한다. 자신을 노출시킬 수는 없지만 적함 활동을 탐지하려는 잠수함에 특히 적합하다.

변환기는 음파 탐지기의 중요한 부품으로, 음향에너지를 기계 에너지, 전기, 자기 에너지 등 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치이다. 두 가지 용도가 있습니다. 하나는 수중에서 음파를 방출하는 것입니다. 이를' 발사교환기' 라고 합니다. 이는 공기 중의 스피커와 같습니다. 두 번째는 수중에서 음파를 수신하는 것으로,' 수신교환기' 라고 하는데, 공기 중의 마이크 (일반적으로' 마이크' 또는' 마이크' 라고 함) 에 해당한다. 변환기는 실제 사용에서 음파를 동시에 방출하고 수신하는 데 자주 사용되며, 수신을 위해 특별히 사용되는 변환기를 "수청기" 라고도 합니다. 교환기의 작동 원리는 전기장이나 자기장의 작용으로 일부 재료가 팽창하고 수축하여 압전효과나 자기 변형 효과를 일으킨다는 것이다.

많은 기술의 발전과 마찬가지로, 사회의 요구와 기술의 진보가 음파 탐지기 기술의 발전을 촉진시켰다.

빙해 침몰선' 사건이 메아리 탐지기의 탄생을 촉발시켰다. 19 12 4 월 14 일 영국 럭셔리 타이타닉 여객선은 첫 번째 미국행 도중 북경대학교 서양과 빙산이 충돌한 후 침몰했다. 역사상 가장 큰 침몰선 사고는 엄청난 진동을 일으켜 과학자들이 빙산의 탐지와 위치를 연구하게 했다. 영국 과학자 L.F. 손국호는 침몰한 지 5 일, 1 개월 만에 두 가지 특허를 출원하고 음파를 이용하여 공기와 물 속의 장애물을 탐지하고 방향 발사기 사용을 제안했지만, 그의 특허를 실현하기 위해 계속 노력하지 않았다. 19 13 년, 미국 과학자 R·A· 페이센던은 여러 수중 탐사 특허를 출원하고 자신이 설계한 회전기를 이용하여 첫 번째 메아리 탐지기를 만들었다. 1965438+2004 년 4 월, 그는 이 장비에서 나오는 500- 1000 Hz 의 음파로 2 해리 (3.7km) 떨어진 빙산을 성공적으로 탐지했다.

그런 다음 19 14 년에 제 1 차 세계대전이 발발하여 수중 음향 위치 지정 방향 무기의 발전을 크게 촉진시켰다. 제 1 차 세계 대전 중 독일 잠수함은' 무한 잠수함전' 을 발동해 한때 무적이 되어 협약국과 다른 나라의 해상 운송에 큰 위협이 되어 대서양 횡단 수송을 거의 중단했다. 협약국 등은 매우 분노하여 수중 잠수함을 탐지하기 위해 물소리 설비를 잇달아 개발하였다. 당시 많은 저명한 과학자들이 이 일에 참가했다. 러시아의 한 젊은 전기 엔지니어인 키로프스키 (C. Chilovsky) 는 일찍이 빙해 침몰 사건의 영향으로 수중 음향 탐지 장비의 개발을 시작했다. 제 1 차 세계 대전이 시작된 후, 그는 스위스 산악 지대에서 요양하여 대잠전의 중요성을 느꼈기 때문에 연구 방향을 고주파 음파를 이용하여 잠수함을 상대하는 방향으로 옮겼다. 메아리 탐지의 생각. 그의 건의는 19 15 년 2 월 프랑스 정부에 의해 채택되어 프랑스의 저명한 물리학자 랑지만 교수에게 넘겨졌다. 랑지완과 키로프스키는 고주파 초음파를 사용하기로 결정했다. 그들은 운모 정전기 변환기를 사용하여 운모판을 두 개의 전극에 배치하고, AC 전압을 가하여 음파를 방출하고, 탄소 입자 마이크를 수신 변환기로 사용한다. 이렇게 간단한 설비로 19 15 말 및 19 16 초 세나 강 양안에서 진행된 간간 번식 실험이 성공해 2 킬로미터의 단방향 번식을 달성했다. 그들의 성공 소식은 영국에 전해졌고, 영국도 에코 탐지기를 개발하는 팀을 설립했다.

탐지 거리를 늘리기 위해서는 발사 강도와 수신 감도를 높여야 한다. 그들은 1880 ~ 188 1 년 발견한 압전효과를 이용하여 초음파를 생성하고 수신했지만, 이런 압전효과는 여전히 미약하다. 당시 전자분야에서는 고전력 전자관 고주파 증폭기를 발명하여 압전효과를 증폭시키는 데 쓰였다. 남은 문제는 압전 효과가 있는 응시 단결정을 찾는 것이다.

191711년 6 월, 랑지완은 마침내 한 조경사를 설득하여 다년간 지름 약/kloc-0 을 소중히 간직했다 나중에 운모 대신 8km 의 단방향 신호 전송을 완료하는 데 사용되었습니다.

랑지만의 성공을 알게 되자 영국인들은 곳곳에서 큰 결정체를 찾았다. 영국 지질박물관의 수정전시품이 모두 떠난 후, 그들은 프랑스 수정안경상에게 왔다. 그들은 창고에서 대량의 결정체를 찾아 메아리 탐지기를 만들었다. 미국 과학자들은 영국 프랑스 대표단의 랑지완 성공에 대한 소개를 듣고 이 방면의 연구도 강화했다.

이 기간 동안 사람들은 적함의 소음을 듣고 자신의 위치를 확인할 수 있는 수동적인 음파 탐지기도 개발했다. 최초의 수동 음파 탐지기는 두 개의 수신기로 인간의 머리에 들고 있는 청진기를 통해 들었다. 거리를 정확하게 결정하기 위해 나중에 각 측면에 여러 개의 수중 청음기가 있는 선형 배열로 발전했다. 선형 배열을 회전시켜 귀로 적함의 위치를 판단하다.

유감스럽게도, 제 1 차 세계대전이 끝날 때까지 그들은 더 이상 나무를 세우지 못했다. 초음파 에코 탐지가 너무 늦게 성공하여 제 1 차 세계대전에서 그것의 거대한 위력을 드러내지 못했다. 그러나, 랑지만과 그의 동료의 뛰어난 업적은 초음파 검사의 응용 기술을 개척했다.

제 1 차 세계 대전 이후 몇 년 동안, 능동 음파 탐지기와 수동 음파 탐지기가 모두 한 단계 더 발전하였다. 영미는 주로 주동적인 음파를 개발하여 고주파수를 사용하여 함선 소음 대역에서 멀리 떨어지게 하고 함선 소음의 방해를 받지 않게 한다. 예를 들어 랑지만의 음파 주파수는 38kHz 이고, 후속 음파 주파수는 대부분 10 kHz ~ 30 kHz 이며, 주파수가 높기 때문에 강한 지향성을 형성할 수 있다. 이때 독일은 패국이다. 베르사이유 조약' 규정에 따르면 잠수함 건설은 허용되지 않고 작은 톤수의 전함만 건설할 수 있다. 그들의 주의력은 듣기 좋은 음계 개발에 집중되었다. 독일 순양함' 오건 왕자' 호는 양쪽에 60 개의 수중 청음기가 장착된 * * 배열로 잘 설계되어 향후 수동 음파 탐지기의 발전에 큰 영향을 미친다. 1923 까지 랑지만과 키로프스키가 공동으로 개발한 메아리 탐지기가 프랑스 물리학회 50 주년 전시회에 전시되었다. 당시 약 3000 척의 전함이 서로 다른 종류의 물소리 설비를 갖추고 있었다. 1937 에는 깊이와 함께 바닷물의 음속 변화를 빠르게 측정하고 계산하여 소리 전파 조건을 파악하고 음파 탐지기의 진일보한 발전을 위한 토대를 마련할 수 있는 온도 심도계가 나타났다.

수중 음파 탐지기는 수중 음향 무기로 제 2 차 세계 대전과 전후 몇 년 동안 전면적으로 발전하였다. 이 기간 동안 음파 탐지기의 범위가 증가하여 목표를 분별하는 능력이 높아지고 있다. 핵 잠수함의 거대한 음파 탐지기에서 어뢰 머리의 유도 음파 탐지기에 이르기까지 다양한 유형의 음파 탐지기가 등장했습니다. 제 2 차 세계대전에서 음파 탐지기를 사용하기 위해 미국은 음속 분포가 소리 전파에 미치는 영향을 집중적으로 연구하고 있으며, 메소 독립 발견은 수문학 분포로 인한 것이다. "해양 통로", 음파는 바다와 해저와 충돌하지 않고 먼 거리를 전파할 수 있다. 제 2 차 세계대전 중 교전 쌍방은 1000 여 척의 잠수함을 잃었는데, 그 중 대부분은 음파 탐지기에 의해 발견되었다. 제 2 차 세계대전 후, 미국과 소련이 군비 경쟁을 벌였는데, 물소리 무기는 그 중 중요한 내용이었다. 정보론과 디지털 처리 기술의 급속한 발전과 핵잠수함과 핵미사일의 출현으로 잠수함 근거리 감시의 전술적 음향탐지는 이미 핵잠수함이 해양 장거리 감시를 하는 전략음향탐지로 발전했다. 음파 탐지기는 탐지 거리를 늘리기 위해 사용 빈도를 낮추어 해양의 흡수와 수신을 줄인다. 강한 지향성을 유지하기 위해 수중 청음기의 수를 증가시켜 일정한 공간 분포에 따라 음파 탐지기 배열로 설치한다. 프로펠러 소음의 간섭을 줄이기 위해 음파 탐지기는 종종 뱃머리 아래쪽에 설치되지만, 선미 방향은 음파 탐지기가 찾을 수 없는 맹점이 된다. 따라서 선미 바닷물에서 견인 케이블을 사용하여 수중 음파 탐지기를 끌어 내는데, 그 깊이는 가변 깊이 수중 음파 탐지기로 조절할 수 있으며, 따라서 음파 탐지기는 나쁜 해양 조건의 영향을 받지 않습니다. 또한, 트랜스 듀서 어레이의 길이는 증가 해야 하지만, 선박의 길이는 제한 되어 있습니다, 그래서 보트 뒤에 긴 케이블을 드래그, 트랜스 듀서를 설치, 수백 미터 길이의 견인 라인 배열을 형성, 장거리 탐지를 위해 깊은 킬로미터 층에 배치 될 수 있습니다; 특정 해역의 잠수함을 빠르게 수색하기 위해 그림 3-8 과 같이 헬리콥터가 음파 탐지기 부표를 던지는 방법도 개발되었습니다. 대잠기는 80 여 개의 음파 탐지기 부표를 휴대할 수 있다. 부표가 해수면에 놓이면 컴퓨터로 제어할 수 있으며, 동시에 30 여 개의 음파 부표를 모니터링하여 해역을 빠르게 수색할 수 있다.

소련이 해체되고 두 강대국의 대치가 사라지자 음파 탐지기는 얕은 바다 탐사와 해양 개발 응용 연구로 점차 옮겨갔다. 해양 음향학 단층 촬영 기술을 개발하여 200 ~ 300km 범위의 해양 현상을 관찰하고 해양을 인체로 보고 투시와 층분석을 할 수 있다. 최근 해양 기후 음향 온도 측정은 해양 채널의 음속을 측정하는 것으로 발전했으며, 음속과 해수 온도의 관계에 따라 해양 채널의 온도를 계산할 수 있으며 이산화탄소의 온실 효과로 인한 온도 상승 데이터를 얻을 수 있습니다. 인간 환경 보호의 중대한 문제를 해결하다.

현재 음파 탐지기는 비약적인 발전을 이루었다. 현대 음파 탐지기의 범위는 수백 배 증가했으며, 방향 정확도는 전자 컴퓨터와 매우 복잡한 대규모 집적 회로를 포함하여 몇 분의 1 도에 달할 수 있습니다. 현대 핵 잠수함 소나 역의 교환기는 지름이 몇 미터, 무게가 10 여 톤이며, 전력 소비량은 작은 도시와 맞먹는다. 현재 선박용 음파 탐지기 외에도 항구, 주요 해협, 주요 항로에 거대한 음파 교환기 배열이 고정되어 있다. 잠수함의 경우, 이것은 음파 탐지기로 짜여진 겹겹이다.

더하여, 반대로 수사 기술은 또한 급속 하 게 발전 했다. 음파나 작업을 방해하는 소음 차단 기술, 메아리 반사를 줄이는 스텔스 기술, 음파나 판단을 방해하는 가짜 목표 등. 이것들은 현대 군사 용어에서 전자대항이라고 불린다.

흥미롭게도, 음파 탐지기는 인간의 특허가 아니며, 많은 동물들은 자신의' 음파 탐지기' 를 가지고 있다. 박쥐 들은 목으로 초당 10-20 회 초음파 펄스를 내고 귀로 메아리를 받는다. 이런' 액티브 소나' 를 통해 작은 곤충과 두께가 0.kloc-0/mm 인 철사 장애물 .. 나방 등 곤충도' 패시브 소나' 를 가지고 있어 40 미터 떨어진 박쥐 초음파를 분명하게 들을 수 있어 공격을 자주 피한다. 하지만 일부 박쥐 들은 곤충이 들을 수 없는 고주파 초음파나 저주파 초음파를 사용할 수 있어 곤충의 명중률이 여전히 높다. 동물도 인간처럼' 소나전' 을 하고 있는 것 같아요! 돌고래나 고래 등 해양 포유류는' 수중 음파 탐지기' 를 가지고 있어 음식을 탐색하고 서로 교류할 수 있는 매우 확실한 신호를 생성할 수 있다.

돌고래 소나는 감도가 매우 높다. 지름이 0.2 mm 인 금속선과 지름이 1mm 인 나일론 줄을 수 미터 밖에서 발견하고 시차가 200μs 인 두 개의 신호를 구분해 수백 미터 떨어진 물고기 떼를 발견하고 눈을 가리고 대나무 장대로 가득 찬 수조를 빠르게 지나며 건드리지 않았다. 돌고래 음파 탐지기는 서로 다른 물고기를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 황동, 알루미늄, 고무나무, 플라스틱 등 다양한 재료를 구분할 수 있는 강력한' 표적 인식' 능력을 갖추고 있으며, 그 소리를 기록한 사람이 재생한 음파에서 자신의 소리의 메아리를 구분할 수 있다. 돌고래 음파 탐지기의 간섭 방지 능력도 놀랍다. 만약 소음 간섭이 있다면, 그것은 통화 강도를 높여 소음을 덮어 판단이 영향을 받지 않도록 할 것이다. 그리고 돌고래 소나도 감정을 표현할 수 있는 능력이 있다. 돌고래는' 언어' 를 가진 동물이며, 그들의' 대화' 는 그들의 음파 탐지기를 통해 이뤄지는 것으로 증명되었다. 특히 세계에서 유일하게 남아 있는 4 종의 민물돌고래 중 가장 소중한 중국 장강 중하류의 백지느러미 돌고래는 음파 시스템이 명확한' 분업' 을 가지고 있어 위치, 통신, 경보, 그리고 주파수 변조를 통한 특수한 기능을 가지고 있다.

많은 종류의 고래는 소리로 탐지하고 소통하는데, 빈도는 돌고래보다 훨씬 낮고 범위도 훨씬 멀다. 바다표범이나 바다사자와 같은 다른 해양 포유동물들도 탐지를 위해 음파 신호를 보냅니다.

한평생 극도로 어두운 바다 깊숙한 곳에 사는 동물들은 소나 등의 수단을 이용하여 사냥감을 찾아 공격을 피해야 한다. 그들의 음파 탐지기의 성능은 현대 인간 기술의 능력을 훨씬 뛰어넘었다. 이 동물들의 음파 탐지기의 수수께끼를 푸는 것은 줄곧 현대 소나 기술의 중요한 연구 과제였다.

많은 기술의 발전과 마찬가지로, 사회의 요구와 기술의 진보가 음파 탐지기 기술의 발전을 촉진시켰다.

제 1 차 세계 대전 이후 몇 년 동안, 능동 음파 탐지기와 수동 음파 탐지기가 모두 한 단계 더 발전하였다. 영미는 주로 주동적인 음파를 개발하여 고주파수를 사용하여 함선 소음 대역에서 멀리 떨어지게 하고 함선 소음의 방해를 받지 않게 한다. 예를 들어 랑지만의 음파 주파수는 38kHZ 이고, 후속 음파 주파수는 대부분 10 ~ 30 kHz 이며, 주파수가 높기 때문에 강한 지향성을 형성할 수 있다. 이때 독일은 패국이다. 베르사이유 조약' 규정에 따르면 잠수함 건설은 허용되지 않고 작은 톤수의 전함만 건설할 수 있다. 그들의 주의력은 듣기 좋은 음계 개발에 집중되었다. 독일 순양함' 오건 왕자' 호는 양쪽에 60 개의 수중 청음기가 장착된 * * 배열로 잘 설계되어 향후 수동 음파 탐지기의 발전에 큰 영향을 미친다. 1923 까지 랑지만과 키로프스키가 공동으로 개발한 메아리 탐지기가 프랑스 물리학회 50 주년 전시회에 전시되었다. 당시 약 3000 척의 전함이 서로 다른 종류의 물소리 설비를 갖추고 있었다. 1937 에는 깊이와 함께 바닷물의 음속 변화를 빠르게 측정하고 계산하여 소리 전파 조건을 파악하고 음파 탐지기의 진일보한 발전을 위한 토대를 마련할 수 있는 온도 심도계가 나타났다.

돌고래 소나의 감도는 매우 높다. 지름이 0.2mm 인 금속선과 지름이 1 mm 인 나일론 줄을 수 미터 밖에서 찾을 수 있어 시차가 200 burs 인 두 신호를 구별할 수 있고, 수백 미터 밖에서 물고기 떼를 찾을 수 있으며, 만지지 않고 눈을 가리고 대나무 장대로 가득 찬 수조를 빠르고 유연하게 지나갈 수 있다. 돌고래 음파 탐지기는 서로 다른 물고기를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 황동, 알루미늄, 고무나무, 플라스틱 등 다양한 재료를 구분할 수 있는 강력한' 표적 인식' 능력을 갖추고 있으며, 그 소리를 기록한 사람이 재생한 음파에서 자신의 소리의 메아리를 구분할 수 있다. 돌고래 음파 탐지기의 간섭 방지 능력도 놀랍다. 만약 소음 간섭이 있다면, 그것은 통화 강도를 높여 소음을 덮어 판단이 영향을 받지 않도록 할 것이다. 그리고 돌고래 소나도 감정을 표현할 수 있는 능력이 있다. 돌고래는' 언어' 를 가진 동물이며, 그들의' 대화' 는 그들의 음파 탐지기를 통해 이뤄지는 것으로 증명되었다. 특히 세계에서 유일하게 남아 있는 4 종의 민물돌고래 중 가장 소중한 중국 장강 중하류의 백지느러미 돌고래는 음파 시스템이 명확한' 분업' 을 가지고 있어 위치, 통신, 경보, 그리고 주파수 변조를 통한 특수한 기능을 가지고 있다.