بخشی از مقاله
چکیده
اصوات همانند نور به صورت موجی منتشر میشوند و بر خلاف نور براي انتشار نیاز به محیط مادي دارند. هر موج شنوایی یا اولتراسونیک یک آشفتگی مکانیکی در محیط گاز، مایع و یا جامد است که به سمت خارج از چشمه صوتی و با سرعتی معین حرکت میکند. سونار سیستمی مشابه رادار بوده و فقط در محیط مایع کاربرد دارد که امواج قوي صوتی را در زیر آب منتشر کرده و پس از برخورد با هدف بازگشته و توسط گیرنده سونار دریافت میشود.
این سیستمها با توجه به تحلیل امواج صوتی بازگشته یا منتشر شده از هدف، طرحریزي شدهاند و معمولا مراکز پرصداي هدف را مورد اصابت قرار میدهند. این سیستمها در موشکها کاربرد چندانی ندارند ولی در اژدها و سلاحهاي زیر سطح آب از این حساسهها استفاده وسیع کردهاند. در این مقاله پس از بررسی تکنولوژي سونار، انواع و کاربردهاي آن، به فرآیند پردازش سیگنال و روشهاي شناسایی و پوششهاي ضد سونار نیز پرداخته شده است.
واژگان کلیدي: سونار، اولتراسونیک، سونار فعال و غیرفعال، پردازش سیگنال، پوششهاي ضد صوت
مقدمه
صدا نوعی موج و عامل فیزیکی براي حس شنوایی است که طول این موج به فرکانس بستگی دارد. انسان معمولا توانایی شنود طول موجهاي کمتر از 20 هرتز و بالاتر از 20 کیلو هرتز را ندارد. به منظور توجیح بهتر مطالب بعدي بهتر است امواج اکوستیکی تعریف شوند. امواج اکوستیکی در سیارات منتشر می شوند و داراي ویژگیهاي زیر هستند: این امواج سه بعدياند.این امواج طولیاند - مسیر حرکت ذره و امواج یکسان است - .نیروي برگردانندهاي وجود داردکه در سیال باعث انتشار موج میگردد.این نیرو از مقاومت همه جانبه در اثر تراکم ایجاد می شود.
سونار مخفف عبارت
فیا ناوبري و فاصلهیابی صوتی،فدستگاه ردیاب فزیردریاییف است که طرز کار آن استفاده از انتشارفامواج صوتی است. اما مزیت اصلی استفاده از صوت جهت پویش زیرسطحی در چیست؟ امواج رادیویی در فضاي سطحی به خوبی و با سرعتی بالا منتشر میگردند لکن امواج صوتی به سرعت انرژي خود را از دست داده و تا بردي کم منتشر میگردند. اما در آب ورق به نفع امواج صوتی برمیگردد! ویژگیهاي ذاتی موج صوتی باعث میشود صوت بتواند تا کیلومترها منتشر گردد، این در حالی است که محیط زیر آب براي اکثر طیفهاي الکترومغناطیسی محیطی مات و غیر قابل کاوش محسوب میگردد.
فعلاوه بر ردیابی، این روش معمولا به منظور ناوبري و ارتباط با دیگر یگانهاي شناور و زیر آبی نیز استفاده میشود. کاربرد اولیه سونار کشف و توصیف - تخمین موقعیت، سرعت و ماهیت - اشیا قرار گرفته در کف دریا و یا اشیا شناور و غوطهور در آب بود. سامانه هاي الکترونیکی کشف و رهگیري سوناري در قرن بیستم وارد زندگی بشر شدند. محرك اصلی بشر جهت ورود به این عرصه غرق شدن کشتی غولپیکر آراماس تایتانیک و وقوع جنگ جهانی اول بود.
لکن بعدها سامانهها و تکنولوژي مربوط به این شاخه نوظهور طی جنگ جهانی دوم گسترش بیشتري یافتند. گرمی تلاش دانشمندان این شاخه طی جنگ سرد فزونی یافت و سبب توسعه بیش از پیش آن شد. به هر حال با در نظر گرفتن موجودات دریایی انسان را باید موجودي تازه کار در استفاده از سونار محسوب کرد.
نمونهاي از کاربرد اولیه سونار
به عنوان مثال دلفین موجودي خبره در استفاده از سونار است. این موجود از طریق ارسال پیکهاي صوتی و انجام پردازش بر روي پژواك آنها به بررسی دنیاي اطراف خود میپردازد تا جایی که بدون استفاده از سونار، دلفین موجودي کاملا کور خواهد بود. بسیاري از ماهیان و یا سایر آبزیان قادرند نسبت به ارسال و دریافت پیکهاي صوتی و یا تنها گوش دادن به اصوات محیطی مبادرت ورزند. خفاشها به منظور حرکت کردن و تعیین مسیر و شکار حشرات به عنوان غذا در تاریکی مطلق، یک سیستم مربوط به بیش از 60 میلیون سال گذشته دارند که بر هر سیستم ناوبري که تاکنون به وسیله فناوري تولید شده برتري دارد.
با فریاد زدن در فرکانسهايففراصوت - معمولا بالاي 20 کیلوهرتز - ، خفاشها میتوانند صداهاي منعکس شده از اشیاء اطرافشان را تشخیص دهند و آنها را به صورت تصویر صوتی تفسیر کنند. این خیلی موضوع پیچیدهاي است که آنها میتوانند در سرعتهاي بالا پرواز کنند و در مسیرشان از همه موانع اجتناب کنند، آنها حتی میتوانند حشرات کوچک را از چند متري تشخیص دهند.بانگها و صداهاي مافوق صوتی که در حنجره خفاشها تولید میشود، براي محیط اطرافشان مناسب است و براي پیدا کردن غذا کارآمد و دقیق است. این بدان معنی است که انواع مختلفی از مکانیابیها را با استفاده از انعکاس صداها مطابق با مقتضیات زیستگاههاي متفاوتی که دارند انجام دهند.
مکان یابی با استفاده از انعکاس صدا عبارت از یکفسیستم حسیفدر جانوران مشخصی مثل خفاشها و دلفینها است. براساس این سیستم آنها معمولا صداهایی از خودشان خارج میکنند و انعکاس این صداها را براي تعیین مسیر و فاصله اشیا تفسیر میکنند - . سپس خفاشها این صداهاي مافوق صوت را به شنیداري تبدیل میکنند.
روش کاري یک ردیاب صوتی زیردریایی - سونار -
بعضی از حیوانات دریایی نظیر والها و دلفینها، از سیستمی مشابه سیستم سونارف - پژواك مکانی - جهت شناسایی دشمنان و نیز شکارهاي خود استفاده میکنند. اما خطر اینکه فعالیت سونار سبب تداخل و اغتشاش در مسیریابی حیوانات شود وجود دارد و شاید از تغذیه مناسب و جفتگیري آنها جلوگیري کند. گزارش اخیر منتشر شده در ژورنالف بیانگر تاثیر عملکرد نظامی سیستمهاي سونار در بیماري و در نتیجه به ساحل آمدن والها بود.
سونارهاي فعال که از ارسال پالس براي شناسایی اهداف خود استفاده میکنند به طور غیر مستقیم حیات حیوانات دریایی را به خطر میاندازند، اگرچه تحقیقات علمی مجموعهاي از این عوامل را موثر میداند. در سال 2000، آزمایشی در ناوگان آمریکا با استفاده از فرستنده اي با قدرتف230 دسیبلفودر فرکانس بین 3-7 کیلوهرتزفبر روي 16 وال انجام گرفت که منجر به مرگ 7 وال گردید. با این وجود در صورتی که قدرت پالس هاي ارسالی کم باشد خطري حیات پستانداران دریایی را تهدید نمیکند.
