Cos'è SONAR?

Ecoscandaglio da PESCA...FISH FINDER , Proviamolo insieme (Recensione) (Giugno 2019).

Anonim

SONAR è una tecnica che utilizza le onde sonore per mappare o localizzare oggetti nell'ambiente circostante. La premessa è abbastanza semplice: in primo luogo, emettere un cluster di onde sonore nella direzione di un oggetto. Mentre rimbalzano alcune onde, le onde rimanenti verranno riflesse nella direzione dell'emettitore.

Se dovessi inserire un'estremità di un tubo in un mare enorme e mettere un orecchio all'altro, sembreresti sicuramente un loon. Tuttavia, sentirai anche il debole gemito delle navi e il canto di vari animali lontani nelle vaste profondità dell'oceano. Leonardo Da Vinci è stato il primo a compiere questo ingegnoso esperimento (senza la paura di essere giudicato) e ha scoperto questo fenomeno capriccioso. Aveva implementato con successo quello che ora chiamiamo SONAR.

Sound Navigation e Ranging

Un pipistrello vola mentre il sole tramonta. (Credito fotografico: satit_srihin / Shutterstock)

La premessa è abbastanza semplice: in primo luogo, emettere un cluster di onde sonore nella direzione di un oggetto. Mentre rimbalzano alcune onde, le onde rimanenti verranno riflesse nella direzione dell'emettitore. Con la conoscenza della velocità del suono e del tempo trascorso prima che l'onda venisse recuperata, un ricevitore abile può calcolare la distanza dell'oggetto dall'emettitore.

Mentre il sonar può essere implementato all'aperto, è noto per essere più efficace in acqua. Questo perché le onde sonore tendono a percorrere distanze più lunghe in acqua. A causa della notevole portata del Sonar, le balene possono distinguere la forma e il movimento di oggetti delle dimensioni di palle da ping-pong da 50 piedi di distanza. Si sa che si affidano al Sonar ancor più alla vista per foraggiare e rintracciare i loro parenti.

Un branco di balene. (Crediti fotografici: Catmando / Shutterstock)

SONAR attivo e passivo

Una rappresentazione di come le navi usano SONAR per mappare i fondali marini.

Successivamente, la prima guerra mondiale portò importanti progressi che spianarono la strada alla sorveglianza sottomarina e ai sottomarini da guerra. La sorveglianza subacquea implementa il cosiddetto Sonar passivo, una tecnica che non richiede il proprio trasmettitore, poiché implica l'ascolto di onde sonore emesse da altri trasmettitori. Ciò significa ascoltare i suoni fatti dalle balene e dalle navi nemiche. Lo strumento rileva semplicemente le onde sonore che viaggiano verso di esso. Le macchine, tuttavia, non possono determinare le posizioni di questi trasmettitori senza l'aiuto di altri dispositivi di ascolto passivi. Lavorano insieme per triangolare la posizione di un trasmettitore, di nascosto, senza far sentire la loro presenza.

Sottomarini trasmettono onde sonore e rilevano oggetti nelle loro vicinanze misurando il tempo trascorso tra la ricezione dell'eco.

D'altra parte, i sottomarini da guerra implementano il sonar attivo, una tecnica che utilizza un ricevitore e un trasmettitore. Questa è la tecnica che associamo più facilmente a Sonar. I sottomarini trasmettono onde sonore e rilevano oggetti nelle loro vicinanze misurando il tempo trascorso prima di ricevere l'eco. Oltre a rilevare semplicemente la presenza di un oggetto, il graduale aumento di strumenti sofisticati ci ha anche permesso di identificare la forma, le dimensioni e l'orientamento in dettagli squisiti.

Il compromesso tra risoluzione e attenuazione

Tuttavia, poiché le onde riflesse sono onde disperse da un oggetto, si può ragionevolmente concludere che la loro intensità è diminuita rispetto alle onde sonore originali e incidenti. La bassa intensità delle onde ricevute rende le immagini torbide o non adeguatamente luminose. La qualità di un'immagine, quindi, dipende non solo dalle capacità della macchina, ma anche dagli aspetti dell'oggetto e dal terreno in cui viene implementato il meccanismo.

Ad esempio, gli oggetti coperti da superfici più scoscese o irregolari assorbono più onde sonore rispetto agli oggetti coperti da superfici regolari o lisce. La propagazione delle onde sonore può anche essere influenzata dalla temperatura dell'acqua e dalle impurità che alimenta. La risoluzione e la gamma, d'altra parte, sono caratteristiche che sono intimamente legate alla frequenza delle onde sonore.

Il suono percorre lunghe distanze in acqua rispetto alla luce o alle onde radio. (Credito fotografico: Seaphotoart / Shutterstock)

Le onde sonore a bassa frequenza, quelle al di sotto dei 20kHz, generano una risoluzione scarsa, ma vantano intervalli più alti, poiché è altamente improbabile che vengano attenuati da ostacoli intermedi. Al contrario, le onde sonore ad alta frequenza, quelle con una frequenza superiore a 100kHz, generano una risoluzione fenomenale, ma sono soggette ad una forte attenuazione. Emerge un compromesso, tale che la frequenza ottimale deve essere accuratamente selezionata in proporzione alla dimensione del dettaglio desiderato.

Il sonar non è usato esclusivamente per sorveglianza o sottomarini da guerra; viene anche utilizzato dai medici per rilevare le cisti e le cellule cancerose, un processo noto come ultrasonografia. I medici infiltrano i loro pazienti con onde sonore che si propagano e rimbalzano all'interno del corpo, consentendo loro di rilevare i muscoli e gli organi in modo molto più dettagliato rispetto a quanto consentito dai raggi X.

Verso la fine di The Dark Knight, Batman, in preda alla disperazione, applicò il concetto di Sonar di Fox a ogni smartphone di Gotham per determinare la posizione del Joker.

I dispositivi sonar sono anche attaccati alle estremità delle reti da pesca, consentendo ai pescatori di ottenere una stima approssimativa del pesce catturato nella rete. Perfino Batman non ha potuto resistere all'usare Sonar, anche se non eticamente, per catturare l'evasivo Joker. Nonostante l'implementazione irrealistica o inverosimile di Sonar della scena, ci si rende conto di quanto sia importante la tecnologia.