Sonar es la abreviatura de navegación y alcance por sonido. Es un dispositivo técnico que utiliza las características físicas de alta velocidad y pequeña atenuación de las ondas sonoras en el agua para buscar, localizar, identificar y rastrear objetivos submarinos. Se le conoce como "clarividencia" submarina y "oídos de viento". Durante la Segunda Guerra Mundial, el destructor británico HMS Walker utilizó un sonar para localizar el submarino alemán U-99 y hundirlo en el fondo del mar.
El primer sonar del mundo fue inventado por el físico francés Langevin en 1971. El sonar funciona según el principio de detección de eco (similar al radar). La sonda se divide en sonda pasiva (o sonda de ruido) y sonda activa según el modo de funcionamiento. Ahora la sonda tiene ambas. Tomemos como ejemplo el sonar pasivo: cuando el objetivo se mueve en el agua o en la superficie del agua, se generarán vibraciones mecánicas y ruido, y estas vibraciones y ruido se transmitirán al transductor del sonar a través del medio de agua de mar. El transductor convierte las ondas sonoras en señales eléctricas, que luego se transmiten al receptor. Después de la amplificación, se transmiten a la consola de visualización para su visualización y posicionamiento audiométrico. El sonar pasivo tiene un buen ocultamiento y una gran capacidad para identificar objetivos, pero no puede detectar objetivos estáticos. El sonar activo puede resolver este problema, pero se expone fácilmente y tiene un rango de detección corto.
Originalmente, el sonar se utilizaba principalmente para detectar submarinos enemigos. Con el desarrollo de la tecnología, la sonda ha llegado a la quinta generación, que es la sonda digital, y su rendimiento ha mejorado considerablemente. Además de los usos militares para búsqueda submarina, detección de minas, alerta temprana submarina, navegación submarina, orientación y confrontación submarina (torpedos, minas, etc.), también se utiliza para la detección e investigación y desarrollo de recursos marinos, como la detección de peces y camarones, detección de profundidad del océano y rocas del fondo marino, barcos hundidos, oleoductos, cables submarinos y obstáculos submarinos, petróleo y gas submarinos, etc.
Sónar
Las ondas sonoras son un importante medio de observación y medición. Curiosamente, la palabra "sonido" en inglés significa "sonido" como sustantivo y "detección" como verbo, lo que muestra la estrecha relación entre sonido y detección.
Al observar mediciones en el agua, sólo las ondas sonoras son únicas. Esto se debe a que otros métodos de detección tienen un alcance muy corto y la capacidad de penetración de la luz en el agua es muy limitada. Incluso en el agua más clara, la gente sólo puede ver objetos dentro de un rango de diez a decenas de metros. Las ondas electromagnéticas también se atenúan demasiado rápido en el agua. Cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la pérdida. Incluso si se utilizan ondas electromagnéticas de alta potencia y baja frecuencia, sólo pueden propagarse decenas de metros. Pero la atenuación de las ondas sonoras que se propagan a través del agua es mucho menor. Una bomba de varios kilogramos explota en un canal de aguas profundas y la señal puede recibirse a 20.000 kilómetros de distancia. Las ondas sonoras de baja frecuencia también pueden penetrar miles de metros de estratos en el fondo marino para obtener información en los estratos. Hasta ahora no se ha encontrado ningún medio más eficaz para medir y observar en el agua que las ondas sonoras.
El sonar es un dispositivo que utiliza ondas sonoras para detectar y localizar objetivos submarinos. Es el dispositivo más utilizado e importante en hidroacústica. Es una traducción de la palabra SONAR, que es la abreviatura de Sound Navigation and Ranging.
La sonda se divide en sonda activa y sonda pasiva. El sonar activo se desarrolló a partir de simples instrumentos de sondeo de eco. Emite activamente ondas ultrasónicas y luego recoge y calcula los ecos. Es adecuado para detectar icebergs, arrecifes, naufragios, profundidades oceánicas, bancos de peces, minas y submarinos escondidos con los motores apagados. El sonar pasivo, por otro lado, se desarrolló a partir de hidrófonos simples. Escucha el ruido emitido por el objetivo y determina la ubicación del objetivo y algunas características. Especialmente útil para submarinos que no pueden exponerse pero quieren detectar actividad de barcos enemigos.
El transductor es un dispositivo importante en el sonar. Es un dispositivo que convierte la energía del sonido en energía mecánica, energía eléctrica, energía magnética y otras formas de energía. Tiene dos propósitos: uno es emitir ondas sonoras bajo el agua, llamado "transductor transmisor", que equivale a un altavoz en el aire; el otro es recibir ondas sonoras bajo el agua, llamado "transductor receptor", que equivale a un altavoz en el aire Entrada de micrófono (comúnmente conocido como “micrófono” o “micrófono”). Los transductores se utilizan a menudo para transmitir y recibir ondas sonoras al mismo tiempo en el uso real. Los transductores utilizados especialmente para la recepción también se denominan "hidrófonos". El principio de funcionamiento del transductor es que ciertos materiales se expanden y contraen bajo la acción de un campo eléctrico o un campo magnético, produciendo un efecto piezoeléctrico o un efecto magnetoestrictivo.
Al igual que el desarrollo de muchas tecnologías, las necesidades sociales y el progreso científico y tecnológico han impulsado el desarrollo de la tecnología del sonar.
El suceso "Naufragio del Mar de Hielo" provocó el nacimiento de la ecosonda. El 14 de abril de 1912, el transatlántico de lujo británico Titanic se hundió tras chocar con un iceberg en el Atlántico Norte en su viaje inaugural a Estados Unidos.
El mayor naufragio de la historia causó una gran conmoción y llevó a los científicos a estudiar la detección y ubicación de los icebergs. El científico británico L.F. Sun Guohao solicitó dos patentes 5 días y 1 mes después del naufragio, utilizando ondas sonoras para detectar obstáculos en el aire y el agua, y propuso el uso de transductores de emisión direccionales, pero no continuó trabajando duro para realizar su patentes. En 1913, el científico estadounidense R.A. Fessenden solicitó varias patentes de detección submarina e hizo el primer detector de eco utilizando un transductor de bobina móvil que él mismo diseñó. 1965438+En abril de 2004, utilizó las ondas sonoras de 500-1000 Hz emitidas por este dispositivo para detectar con éxito un iceberg a 2 millas náuticas (3,7 kilómetros) de distancia.
Luego el estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914 impulsó en gran medida el desarrollo de armas direccionales de posicionamiento hidroacústico. Durante la Primera Guerra Mundial, los submarinos alemanes lanzaron una "guerra submarina infinita" y fueron invencibles durante un tiempo. Representaron una gran amenaza para el transporte marítimo de las potencias aliadas y otros países, y casi interrumpieron el transporte transatlántico. Las potencias aliadas y otros países estaban muy enojados y desarrollaron sucesivamente equipos hidroacústicos para detectar submarinos submarinos. En ese momento, muchos científicos famosos participaron en este trabajo. Un joven ingeniero eléctrico ruso, C. Chilovsky, comenzó muy pronto a desarrollar equipos de detección hidroacústica bajo la influencia del naufragio en el mar helado. Después del inicio de la Primera Guerra Mundial, se recuperó en las montañas suizas y sintió la importancia de la guerra antisubmarina. Después de eso, centró su investigación en el uso de ondas sonoras de alta frecuencia para submarinos. La idea de la detección de eco. Su sugerencia fue adoptada por el gobierno francés en febrero de 1915 y entregada al famoso físico francés Profesor Langevin para su implementación. Langevin y Chilowski decidieron utilizar ultrasonido de alta frecuencia. Usaron un transductor electrostático de mica, colocaron láminas de mica en dos electrodos, aplicaron voltaje de CA para emitir ondas sonoras y usaron un micrófono de partículas de carbono como transductor receptor. Utilizando un dispositivo tan simple, los experimentos de reproducción con cultivos intercalados en ambos lados del río Sena a finales de 1915 y principios de 1916 tuvieron éxito, logrando dos kilómetros de reproducción en un solo sentido. La noticia de su éxito llegó a Gran Bretaña, donde se creó un equipo para desarrollar el detector de eco.
Para aumentar la distancia de detección es necesario aumentar la intensidad de transmisión y la sensibilidad de recepción. Utilizaron el efecto piezoeléctrico descubierto entre 1880 y 1881 para generar y recibir ondas ultrasónicas, pero este efecto piezoeléctrico aún era muy débil. En ese momento, se inventó en el campo de la electrónica un amplificador de alta frecuencia de válvulas de alta potencia, que se utilizaba para amplificar el efecto piezoeléctrico. El problema restante es encontrar monocristales sensibles al tiempo con efectos piezoeléctricos.
En junio de 1917, Langevin finalmente convenció a un óptico para que regalara una pieza de exhibición estacional de monocristal con un diámetro de aproximadamente 10 pulgadas que había coleccionado durante muchos años, cortó las obleas y fabricó la óptica correspondiente. Un transductor receptor piezoeléctrico, junto con un transductor transmisor electrostático de mica, completaron la transmisión y recepción de señal unidireccional de 6 kilómetros. Más tarde, Yingshi se utilizó para reemplazar la mica para completar 8 kilómetros de transmisión de señal unidireccional.
Tras enterarse del éxito de Langevin, los británicos buscaron por todas partes grandes piezas de cristal. Después de recorrer todas las exhibiciones de cristales en el Museo Geológico Británico, fueron a una óptica de cristales francesa. Encontraron una gran cantidad de cristales en el almacén y construyeron un detector de eco. Después de escuchar la exitosa introducción de Langevin por parte de las delegaciones británica y francesa, los científicos estadounidenses también reforzaron su trabajo de investigación en este campo.
Durante este período, el hombre también desarrolló un sonar pasivo, que podía determinar su propia posición escuchando el ruido de los barcos enemigos. El primer sonar pasivo tenía sólo dos receptores y escuchaba a través de un estetoscopio que se llevaba sobre la cabeza humana. Para determinar distancias con precisión, se desarrollaron conjuntos lineales con múltiples hidrófonos en cada lado. Al girar la matriz lineal, usa tus oídos para determinar la ubicación de las naves enemigas.
Desafortunadamente, hasta el final de la Primera Guerra Mundial no lograron más logros. La detección de eco ultrasónico tuvo éxito demasiado tarde para demostrar su poder durante la Primera Guerra Mundial. Sin embargo, los destacados logros de Langevin y sus colegas fueron pioneros en la aplicación de la tecnología de pruebas ultrasónicas.
En los años posteriores a la Primera Guerra Mundial, se desarrollaron aún más tanto el sonar activo como el pasivo. Gran Bretaña y Estados Unidos desarrollan principalmente sonares activos, utilizando altas frecuencias para mantenerlo alejado de la banda de frecuencia del ruido de los barcos y no interferido por el ruido de los barcos. Por ejemplo, la frecuencia del sonar de Langevin es de 38 kHz, y las frecuencias del sonar posteriores son en su mayoría de 10 kHz a 30 kHz y, debido a la alta frecuencia, pueden formar una fuerte directividad. En ese momento Alemania era un país derrotado. Según las disposiciones del Tratado de Versalles, no se permitía la construcción de submarinos y sólo se permitían buques de guerra de pequeño tonelaje. Su atención se centró en el desarrollo de sistemas de escucha pasiva.
El crucero alemán "Príncipe Eugen" estaba equipado con un conjunto de 60 hidrófonos en cada lado. Estaba bien diseñado y tuvo una gran influencia en el futuro desarrollo del sonar pasivo. En 1923, el detector de eco desarrollado conjuntamente por Langevin y Chilovsky se exhibió en la exposición del 50 aniversario de la Sociedad Francesa de Física. En aquella época, unos 3.000 buques de guerra estaban equipados con distintos tipos de equipos hidroacústicos. En 1937 apareció el termoprofundímetro, que puede medir y calcular rápidamente el cambio de la velocidad del sonido con la profundidad en el agua de mar, captando así las condiciones de propagación del sonido y sentando las bases para el desarrollo posterior del sonar.
El sonar, como arma hidroacústica, tuvo su pleno desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial y los años de la posguerra. Durante este período, el alcance del sonar aumentó y mejoró su capacidad para distinguir objetivos. Han surgido varios tipos de sonar, desde el sonar gigante en submarinos nucleares hasta el sonar de guía en cabezas de torpedos. Para utilizar el sonar en la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos concentró sus esfuerzos en una investigación en profundidad sobre el impacto de la distribución de la velocidad del sonido en la propagación del sonido. Estados Unidos y la Unión Soviética descubrieron de forma independiente que era causado por la distribución hidrológica. "Canal oceánico", las ondas sonoras no chocan con la superficie y el fondo del mar, pero pueden propagarse a largas distancias. Durante la Segunda Guerra Mundial, las partes en conflicto perdieron más de 1.000 submarinos, la mayoría de los cuales fueron descubiertos por sonar. Estados Unidos y la Unión Soviética En la carrera armamentista, las armas hidroacústicas son uno de los contenidos importantes. Con el rápido desarrollo de la teoría de la información y la tecnología de procesamiento digital y la aparición de submarinos nucleares y misiles nucleares, la detección acústica táctica de submarinos para una vigilancia estrecha. se ha convertido en vigilancia a larga distancia de submarinos nucleares en el océano. Detección acústica estratégica para aumentar la distancia de detección y reducir la frecuencia de uso del sonar para reducir la absorción y la recepción por parte del océano. se aumentará el número de hidrófonos y se instalarán en un conjunto de sonar de acuerdo con una determinada distribución espacial. Para reducir la interferencia del ruido de la hélice, el sonar a menudo se instala en la parte inferior de la proa, pero la dirección de popa se convierte en un área ciega donde se encuentra el sonar; Por lo tanto, se desarrolla un cable de remolque para arrastrar el sonar en el agua de mar en la popa, y su profundidad se puede ajustar. Se llama sonar de profundidad variable, para que el sonar no se vea afectado por las malas condiciones del mar. Se debe aumentar la longitud del conjunto de transductores, pero la longitud del barco es limitada, por lo que se arrastra un cable largo detrás del barco y se instalan cientos de transductores. Se puede colocar un conjunto lineal remolcado de cientos de metros de largo en aguas profundas. capa de mil metros de profundidad para la detección a larga distancia con el fin de buscar submarinos rápidamente y en grandes áreas en una determinada zona marina, también se ha desarrollado un método de lanzamiento de sonoboyas desde helicópteros, como se muestra en la figura 3-8; El avión antisubmarino puede transportar más de 80 sonoboyas. Una vez colocadas en la superficie del mar, pueden ser controladas por una computadora y pueden monitorear más de 30 sonoboyas al mismo tiempo para buscar rápidamente en el área del mar. p>
La Unión Soviética después de la desintegración y desaparición del enfrentamiento entre las dos grandes potencias, el sonar se dedicó gradualmente a la investigación sobre la exploración de aguas poco profundas y las aplicaciones de desarrollo de los océanos, y desarrolló la tecnología de tomografía acústica oceánica, que puede observar los fenómenos oceánicos. dentro de un rango de 200 a 300 kilómetros, y ver el océano como un cuerpo humano y la tomografía Recientemente, se ha desarrollado la medición de la temperatura acústica del clima oceánico para medir la velocidad del sonido del canal del océano, y basándose en la relación entre la velocidad del sonido. y la temperatura del agua de mar, se puede calcular la temperatura en el canal oceánico y se puede obtener el aumento de temperatura debido al efecto invernadero del dióxido de carbono Datos para resolver los principales problemas de la protección del medio ambiente humano
Hoy en día, se ha desarrollado el sonar a pasos agigantados El alcance del sonar moderno ha aumentado cientos de veces y la precisión direccional puede alcanzar una fracción de grado, incluidas las computadoras y circuitos integrados muy complejos a gran escala. Tiene varios metros de diámetro, pesa más de diez toneladas y consume tanta energía como una ciudad pequeña. Actualmente, además del sonar a bordo de barcos, se utiliza en puertos, estrechos importantes y también se encuentran instalados enormes conjuntos de transductores de sonar en las principales vías fluviales. Para los submarinos, esto es un fuerte cerco del sonar.
Además, la tecnología anti-reconocimiento, como la interferencia con el trabajo del sonar, también se está desarrollando rápidamente, la tecnología de bloqueo de ruido y la tecnología sigilosa para reducir los reflejos del eco y los objetivos falsos. que interfieren con el juicio del sonar, etc. se denominan contramedidas electrónicas en la terminología militar moderna.
Curiosamente, el sonar no está patentado, muchos animales tienen sus propios "sonares" que usan sus gargantas para emitir 10-. 20 pulsos ultrasónicos por segundo y usan sus oídos para recibir ecos. Con este "sonar activo" pueden detectar pequeños insectos y obstáculos de alambre con un grosor de 0,1 mm. Insectos como las polillas también tienen un "sonar pasivo" que puede escuchar claramente las ondas ultrasónicas de los murciélagos a 40 metros de distancia, por lo que a menudo los evita. ataques. Pero algunos murciélagos pueden usar ondas ultrasónicas de alta frecuencia o ondas ultrasónicas de baja frecuencia que los insectos no pueden escuchar, por lo que la tasa de acierto al atrapar insectos sigue siendo muy alta.
¡Parece que los animales participan en una "guerra de sonar" al igual que los humanos! Los mamíferos marinos como los delfines y las ballenas tienen un "sonar submarino" que genera señales muy determinadas para explorar alimentos y comunicarse entre sí.
La sonda para delfines es muy sensible. Puede detectar un cable metálico con un diámetro de 0,2 mm y una cuerda de nailon con un diámetro de 1 mm a varios metros de distancia, distinguir dos señales con una diferencia de tiempo de 200 μs, detectar un banco de peces a cientos de metros de distancia y de manera flexible y Camina rápidamente por las calles con los ojos vendados. Es un charco de cañas de bambú sin tocarlas. El sonar para delfines tiene fuertes capacidades de "reconocimiento de objetivos". No sólo puede identificar diferentes peces, distinguir diferentes materiales como latón, aluminio, baquelita, plástico, etc., sino que también distingue su propia voz de las ondas sonoras reproducidas por la persona que lo toca. grabó su voz. La capacidad antiinterferencia del sonar para delfines también es sorprendente. Si hay interferencia de ruido, aumentará la intensidad de la llamada para cubrir el ruido y no afectar su juicio. Y el sonar con delfines también tiene la capacidad de expresar emociones. Se ha comprobado que los delfines son animales con "lenguaje" y su "conversación" se lleva a cabo a través de su sistema de sonar. En particular, el más preciado de los cuatro delfines de agua dulce que quedan en el mundo, el delfín de cola blanca que habita en el curso medio y bajo del río Yangtze en China, tiene una clara "división del trabajo" en su sistema de sonar, que se utiliza para posicionamiento, comunicación y alarma, y tiene funciones especiales mediante modulación de frecuencia y modulación de fase.
Muchas especies de ballenas utilizan el sonido para detectar y comunicarse. La frecuencia es mucho menor que la de los delfines y el alcance es mucho mayor. Otros mamíferos marinos, como focas y leones marinos, también emiten señales de sonar para su detección.
Los animales que viven en las profundidades extremadamente oscuras del océano toda su vida tienen que utilizar sonar y otros medios para buscar presas y evitar ataques. El rendimiento de su sonar supera con creces las capacidades de la tecnología humana moderna. Desentrañar los misterios de estos sonares animales ha sido un tema de investigación importante en la tecnología de sonar moderna.
Al igual que el desarrollo de muchas tecnologías, las necesidades sociales y el progreso científico y tecnológico han impulsado el desarrollo de la tecnología del sonar.
El suceso "Naufragio del Mar de Hielo" provocó el nacimiento de la ecosonda. El 14 de abril de 1912, el transatlántico de lujo británico Titanic se hundió tras chocar con un iceberg en el Atlántico Norte en su viaje inaugural a Estados Unidos. El mayor naufragio de la historia causó una gran conmoción y llevó a los científicos a estudiar la detección y ubicación de los icebergs. El científico británico L.F. Sun Guohao solicitó dos patentes 5 días y 1 mes después del naufragio, utilizando ondas sonoras para detectar obstáculos en el aire y el agua, y propuso el uso de transductores de emisión direccionales, pero no continuó trabajando duro para realizar su patentes. En 1913, el científico estadounidense R.A. Fessenden solicitó varias patentes de detección submarina e hizo el primer detector de eco utilizando un transductor de bobina móvil que él mismo diseñó. 1965438+En abril de 2004, utilizó las ondas sonoras de 500-1000 Hz emitidas por este dispositivo para detectar con éxito un iceberg a 2 millas náuticas (3,7 kilómetros) de distancia.
Luego, el estallido de la Primera Guerra Mundial en 1914 impulsó en gran medida el desarrollo de armas direccionales de posicionamiento hidroacústico. Durante la Primera Guerra Mundial, los submarinos alemanes lanzaron una "guerra submarina infinita" y fueron invencibles durante un tiempo. Representaron una gran amenaza para el transporte marítimo de las potencias aliadas y otros países, y casi interrumpieron el transporte transatlántico. Las potencias aliadas y otros países estaban muy enojados y desarrollaron sucesivamente equipos hidroacústicos para detectar submarinos submarinos. En ese momento, muchos científicos famosos participaron en este trabajo. Un joven ingeniero eléctrico ruso, C. Chilovsky, comenzó muy pronto a desarrollar equipos de detección hidroacústica bajo la influencia del naufragio en el mar helado. Después del inicio de la Primera Guerra Mundial, se recuperó en las montañas suizas y sintió la importancia de la guerra antisubmarina, por lo que centró su investigación en el uso de ondas sonoras de alta frecuencia para abordar los submarinos. La idea de la detección de eco. Su sugerencia fue adoptada por el gobierno francés en febrero de 1915 y entregada al famoso físico francés Profesor Langevin para su implementación. Langevin y Chilowski decidieron utilizar ultrasonido de alta frecuencia. Usaron un transductor electrostático de mica, colocaron láminas de mica en dos electrodos, aplicaron voltaje de CA para emitir ondas sonoras y usaron un micrófono de partículas de carbono como transductor receptor. Utilizando un dispositivo tan simple, los experimentos de reproducción con cultivos intercalados en ambos lados del río Sena a finales de 1915 y principios de 1916 tuvieron éxito, logrando dos kilómetros de reproducción en un solo sentido. La noticia de su éxito llegó a Gran Bretaña, donde se creó un equipo para desarrollar el detector de eco.
Para aumentar la distancia de detección es necesario aumentar la intensidad de transmisión y la sensibilidad de recepción. Utilizaron el efecto piezoeléctrico descubierto entre 1880 y 1881 para generar y recibir ondas ultrasónicas, pero este efecto piezoeléctrico aún era muy débil. En ese momento, se inventó en el campo de la electrónica un amplificador de alta frecuencia de válvulas de alta potencia, que se utilizaba para amplificar el efecto piezoeléctrico.
El problema restante es encontrar monocristales sensibles al tiempo con efectos piezoeléctricos.
En junio de 1917, Langevin finalmente convenció a un óptico para que regalara una pieza de exhibición estacional de monocristal con un diámetro de aproximadamente 10 pulgadas que había coleccionado durante muchos años, cortó las obleas y fabricó la óptica correspondiente. Un transductor receptor piezoeléctrico, junto con un transductor transmisor electrostático de mica, completaron la transmisión y recepción de señal unidireccional de 6 kilómetros. Más tarde, Yingshi se utilizó para reemplazar la mica para completar 8 kilómetros de transmisión de señal unidireccional.
Tras enterarse del éxito de Langevin, los británicos buscaron por todas partes grandes piezas de cristal. Después de recorrer todas las exhibiciones de cristales en el Museo Geológico Británico, fueron a una óptica de cristales francesa. Encontraron una gran cantidad de cristales en el almacén y construyeron un detector de eco. Después de escuchar la exitosa introducción de Langevin por parte de las delegaciones británica y francesa, los científicos estadounidenses también reforzaron su trabajo de investigación en este campo.
Durante este período, el hombre también desarrolló un sonar pasivo, que podía determinar su propia posición escuchando el ruido de los barcos enemigos. El primer sonar pasivo tenía sólo dos receptores y escuchaba a través de un estetoscopio que se llevaba sobre la cabeza humana. Para determinar distancias con precisión, se desarrollaron conjuntos lineales con múltiples hidrófonos en cada lado. Al girar la matriz lineal, usa tus oídos para determinar la ubicación de las naves enemigas.
Desafortunadamente, hasta el final de la Primera Guerra Mundial no lograron más logros. La detección de eco ultrasónico tuvo éxito demasiado tarde para demostrar su gran poder en la Primera Guerra Mundial. Sin embargo, los destacados logros de Langevin y sus colegas fueron pioneros en la aplicación de la tecnología de pruebas ultrasónicas.
En los años posteriores a la Primera Guerra Mundial, se desarrollaron aún más tanto el sonar activo como el pasivo. Gran Bretaña y Estados Unidos desarrollan principalmente sonares activos, que utilizan altas frecuencias para mantenerlo alejado de la banda de frecuencia del ruido de los barcos y no ser interferido por el ruido de los barcos. Por ejemplo, la frecuencia del sonar de Langevin es de 38 kHz, y las frecuencias del sonar posteriores son en su mayoría de 10 ~ 30 kHz y, debido a la alta frecuencia, pueden formar una fuerte directividad. En ese momento Alemania era un país derrotado. Según las disposiciones del Tratado de Versalles, no se permitía la construcción de submarinos y sólo se permitían buques de guerra de pequeño tonelaje. Su atención se centró en el desarrollo de sistemas de escucha pasiva. El crucero alemán "Príncipe Eugen" estaba equipado con un conjunto de 60 hidrófonos en cada lado. Estaba bien diseñado y tuvo una gran influencia en el futuro desarrollo del sonar pasivo. En 1923, el detector de eco desarrollado conjuntamente por Langevin y Chilovsky se exhibió en la exposición del 50 aniversario de la Sociedad Francesa de Física. En aquella época, unos 3.000 buques de guerra estaban equipados con distintos tipos de equipos hidroacústicos. En 1937 apareció el termoprofundímetro, que puede medir y calcular rápidamente el cambio de la velocidad del sonido con la profundidad en el agua de mar, captando así las condiciones de propagación del sonido y sentando las bases para el desarrollo posterior del sonar.
El sonar, como arma hidroacústica, tuvo su pleno desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial y los años de la posguerra. Durante este período, el alcance del sonar aumentó y mejoró su capacidad para distinguir objetivos. Han surgido varios tipos de sonar, desde el sonar gigante en submarinos nucleares hasta el sonar de guía en cabezas de torpedos. Para utilizar el sonar en la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos concentró sus esfuerzos en una investigación en profundidad sobre el impacto de la distribución de la velocidad del sonido en la propagación del sonido. Estados Unidos y la Unión Soviética descubrieron de forma independiente que era causado por la distribución hidrológica. "Canal oceánico", las ondas sonoras no chocan con la superficie y el fondo del mar, pero pueden propagarse a largas distancias. Durante la Segunda Guerra Mundial, las partes en conflicto perdieron más de 1.000 submarinos, la mayoría de los cuales fueron descubiertos por sonar. Estados Unidos y la Unión Soviética En la carrera armamentista, las armas hidroacústicas son uno de los contenidos importantes. Con el rápido desarrollo de la teoría de la información y la tecnología de procesamiento digital y la aparición de submarinos nucleares y misiles nucleares, la detección acústica táctica de submarinos para una vigilancia estrecha. se ha convertido en vigilancia a larga distancia de submarinos nucleares en el océano. Detección acústica estratégica para aumentar la distancia de detección y reducir la frecuencia de uso del sonar para reducir la absorción y la recepción por parte del océano. se aumentará el número de hidrófonos y se instalarán en conjuntos de sonar de acuerdo con una determinada distribución espacial. Para reducir la interferencia del ruido de la hélice, el sonar a menudo se instala en la parte inferior de la proa, pero la dirección de popa se convierte en un área ciega donde el sonar no puede; Por lo tanto, se desarrolla un cable de remolque para arrastrar el sonar en el agua de mar en la popa, y se puede ajustar su profundidad. Se llama sonar de profundidad variable, para que el sonar no se vea afectado por las malas condiciones del mar. Se debe aumentar la longitud del conjunto de transductores, pero la longitud del barco es limitada, por lo que se arrastra un cable largo detrás del barco y se instalan cientos de transductores. Se puede colocar un conjunto lineal remolcado de cientos de metros de largo en una capa de agua profunda. a mil metros de profundidad para la detección a larga distancia, con el fin de buscar submarinos rápidamente y en grandes áreas en una determinada zona marina, también se ha desarrollado un método de lanzamiento de sonoboyas desde helicópteros, como se muestra en la figura 3-8. El avión antisubmarino puede transportar más de 80 sonoboyas.
Una vez colocada la boya en la superficie del mar, puede controlarse mediante una computadora. Puede monitorear más de 30 sonoboyas al mismo tiempo y buscar rápidamente en una gran área del mar.
Tras el colapso de la Unión Soviética y la desaparición del enfrentamiento entre las dos grandes potencias, el sonar se dedicó gradualmente a la investigación en exploración de mares poco profundos y aplicaciones de desarrollo oceánico. Se ha desarrollado una tecnología de tomografía acústica oceánica que puede observar los fenómenos oceánicos en un rango de 200 a 300 kilómetros y tratar el océano como un cuerpo humano para la perspectiva y la tomografía. Recientemente, se ha desarrollado la medición de la temperatura acústica del clima oceánico para medir la velocidad del sonido de los canales oceánicos y, basándose en la relación entre la velocidad del sonido y la temperatura del agua del mar, se puede calcular la temperatura en el canal oceánico y los datos del aumento de temperatura debido al efecto invernadero. Se puede obtener el efecto del dióxido de carbono para resolver problemas importantes en la protección del medio ambiente humano.
Hoy en día el sonar ha evolucionado a pasos agigantados. El sonar moderno tiene un alcance que se ha incrementado cientos de veces y una precisión direccional de una fracción de grado, incluidas computadoras electrónicas y circuitos integrados de gran escala muy complejos. El transductor de una moderna estación de sonar para submarinos nucleares tiene varios metros de diámetro, pesa más de diez toneladas y consume tanta energía como una ciudad pequeña. Actualmente, además del sonar a bordo de barcos, también se utilizan enormes conjuntos de transductores de sonar de forma fija en puertos, estrechos importantes y vías navegables importantes. Para los submarinos, esto es una cuerda floja en el tejido del sonar.
Además, la tecnología antidetección también se está desarrollando rápidamente. Como la tecnología de bloqueo de ruido que interfiere con el trabajo del sonar, la tecnología sigilosa que reduce el reflejo del eco, objetivos falsos que interfieren con el juicio del sonar, etc. Éstas se conocen en la terminología militar moderna como contramedidas electrónicas.
Lo interesante es que el sonar no es exclusivo de los humanos. Muchos animales tienen sus propios “sonares”. Los murciélagos usan su garganta para emitir de 10 a 20 pulsos ultrasónicos por segundo y usan sus oídos para recibir ecos. Con este "sonar activo" pueden detectar pequeños insectos y obstáculos de alambre con un grosor de 0,1 mm. Insectos como las polillas también tienen un "sonar pasivo" que puede escuchar claramente las ondas ultrasónicas de los murciélagos a 40 metros de distancia, por lo que a menudo los evita. ataques. Pero algunos murciélagos pueden usar ondas ultrasónicas de alta frecuencia o ondas ultrasónicas de baja frecuencia que los insectos no pueden escuchar, por lo que la tasa de acierto al atrapar insectos sigue siendo muy alta. ¡Parece que los animales participan en una "guerra de sonar" al igual que los humanos! Los mamíferos marinos como los delfines y las ballenas tienen un "sonar submarino" que genera señales muy determinadas para explorar alimentos y comunicarse entre sí.
La sonda para delfines es muy sensible. Puede encontrar cables metálicos con un diámetro de 0,2 mm y cuerdas de nailon con un diámetro de 1 mm a varios metros de distancia. Puede distinguir dos señales con una diferencia de tiempo de 200 fresas, puede encontrar bancos de peces a cientos de metros de distancia y también puede detectar. Pesque sin tocarlos. Al tocarlos, vendarse los ojos y caminar con rapidez y flexibilidad por el estanque lleno de cañas de bambú. El sonar para delfines tiene fuertes capacidades de "reconocimiento de objetivos". No sólo puede identificar diferentes peces, distinguir diferentes materiales como latón, aluminio, baquelita, plástico, etc., sino que también distingue su propia voz de las ondas sonoras reproducidas por la persona que lo toca. grabó su voz. La capacidad antiinterferencia del sonar para delfines también es sorprendente. Si hay interferencia de ruido, aumentará la intensidad de la llamada para cubrir el ruido y no afectar su juicio. Y el sonar con delfines también tiene la capacidad de expresar emociones. Se ha comprobado que los delfines son animales con "lenguaje" y su "conversación" se lleva a cabo a través de su sistema de sonar. En particular, el más preciado de los cuatro delfines de agua dulce que quedan en el mundo, el delfín de cola blanca que habita en el curso medio y bajo del río Yangtze en China, tiene una clara "división del trabajo" en su sistema de sonar, que se utiliza para posicionamiento, comunicación y alarma, y tiene funciones especiales mediante modulación de frecuencia y modulación de fase.
Muchas especies de ballenas utilizan el sonido para detectar y comunicarse. La frecuencia es mucho menor que la de los delfines y el alcance es mucho mayor. Otros mamíferos marinos, como focas y leones marinos, también emiten señales de sonar para su detección.
Los animales que viven en las profundidades extremadamente oscuras del océano toda su vida tienen que utilizar sonar y otros medios para buscar presas y evitar ataques. El rendimiento de su sonar supera con creces las capacidades de la tecnología humana moderna. Desentrañar los misterios de estos sonares animales ha sido un tema de investigación importante en la tecnología de sonar moderna.
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