ما هو مبدأ عمل أجهزة السونار
مبدأ عمل أجهزة السونار هو
ارتداد موجات الصوت عن الجسم من أجهزة السونار
تعتبر أجهزة السونار من الأجهزة التي تعتمد على موجات الصوت التي يمكن أن تنتقل عبر الماء لاستشعار الأجسام. ترسل أجهزة السونار نبضة صوتية من محول الطاقة، ثم تقيس بدقة الوقت الذي تستغرقه النبضة الصوتية لترتد مرة أخرى إلى محول الطاقة. يمكن حساب المسافة إلى جسم ما باستخدام هذا الفارق الزمني وسرعة الصوت في الماء. يمكن أن توفر أجهزة السونار الأكثر تطورًا معلومات إضافية عن الاتجاه والمدى. [1]
أجهزة السونار
تعتمد أجهزة السونار على موجات الصوت لاكتشاف وتحديد الموقع والحجم والحركة النسبية للأجسام الموجودة تحت الماء. حيث تلتقط أجهزة السونار موجات الصوت المنبعثة والمنعكسة من جسم ما. وتقوم أجهزة السونار بعد ذلك بتحليل موجات الصوت للحصول على المعلومات التي تحتوي عليها.
تم تطوير أجهزة السونار خلال الحرب العالمية الأولى من أجل العثور على الغواصات في المحيطات. وتم تطوير أجهزة السونار فيما بعد وإجراء تحسينات كبيرة على هذه الأجهزة خلال الحرب العالمية الثانية. وتستخدم أجهزة السونار الآن في أبحاث علم المحيطات وذلك بالاستفادة من أحدث المعدات. [2]
أنواع أجهزة السونار
هناك نوعين من أجهزة السونار بشكل رئيسي:
السونار النشط
تعمل أجهزة السونار النشط من خلال إصدار إشارة صوتية أو نبضة صوتية في الماء. إذا كان هناك جسم ما في مسار نبضة الصوت، فإن الصوت يرتد عن الجسم ويعيد الصدى إلى محول الطاقة في جهاز السونار. إذا كان محول الطاقة مزود بالقدرة على استقبال الإشارات فيمكن أن يقيس قوة الإشارة. من خلال تحديد الوقت بين انبعاث النبضة الصوتية واستقبال النبضة الصوتية، يمكن لمحول الطاقة تحديد نطاق واتجاه الجسم.
السونار السلبي
تُستخدم أجهزة السونار السلبي للكشف عن الأصوات الصادرة عن الأجسام البحرية مثل الغواصات أو السفن والحيوانات البحرية مثل الحيتان. وعلى عكس السونار النشط، فإن السونار السلبي لا يصدر إشارة صوتية أو نبضة صوتية خاصة به، وهي ميزة للسفن العسكرية التي لا ترغب في العثور عليها أو للبعثات العلمية التي تركز على الاستماع بهدوء إلى المحيط. بل يكتشف السونار السلبي فقط الموجات الصوتية القادمة نحوه. لا يمكن للسونار السلبي قياس نطاق الجسم ما لم يتم استخدامه مع أجهزة الاستماع السلبية الأخرى. قد تسمح أجهزة السونار السلبية المتعددة بتثليث مصدر الصوت.
أنواع أجهزة السونار حسب الموجات الصوتية
قد تستخدم أجهزة السونار نوعين من الموجات الصوتية اعتمادًا على استخدامهما الموجات فوق الصوتية والموجات تحت الصوتية. تختلف هذه الموجات الصوتية فيما بينهما اعتمادًا على ترددهما. وكلاهما غير مسموع من قبل السمع البشري.
الموجات تحت الصوتية لها تردد أقل من 20 هرتز. الموجات فوق الصوتية ولها تردد 20 كيلو هرتز. تسافر الموجات تحت الصوتية مسافة أكبر بينما توفر الموجات فوق الصوتية دفة أكبر. ولا يفضل استخدام الموجات تحت الصوتية في السونار، خاصة في السونار النشط، لأن الموجات تحت الصوتية غير قادرة على التحرك في الماء علاوًة على أن أطوالها الموجية طويلة جدًا. [3]
مكونات اجهزة السونار
- جهاز الإرسال: جهاز الإرسال الباعث أو المرس هو الجهاز المسؤول عن توليد الموجات فوق الصوتية ونقل إو إرسال هذه الموجات فوق الصوتية إلى اتجاهات مختلفة للسفينة أو الغواصات.
- جهاز الاستقبال: جهاز الاستقبال أو جهاز الكاشف هو الجهاز المسؤول عن استكشاف واستقبال الصدى القادم من الموجات المرسلة القادمة من كائنات مختلفة. كما يقوم بتحليل الصدى لمعرفة المسافة بين الكائنات وأشياء أخرى كثيرة
- الموجات فوق الصوتية: الموجات فوق الصوتية هي تلك الموجات الصوتية التي لها تردد أكبر من 20 كيلو هرتز أو 20000 هرتز.
- محول الطاقة: محول الطاقة هو المكون الأهم في أجهزة السونار. مصنوع من مادة كهرضغطية. يمكن لمحول الطاقة إنتاج الجهد الكهربائي وبالتالي إنتاج نبض صوتي
- المزامن: يساعد هذا المكون من مكونات أجهزة السونار على تنسيق الإرسال والاستقبال لضمان عمل أجزاء أجهزة السونار في انسجام تام
- وحدة التحكم: بمساعدة هذه الوحدة يمكن التحكم في أجهزة السونار بالكامل. علاوة على ذلك، تساعد هذه الوحدة أيضًا في إجراء عمليات الإرسال والمعالجة والاستقبال بالإضافة إلى الإشارات.
- وحدة العرض: تظهر هذه الوحدة جميع البيانات المعالجة في شكل مرئي وهذا العرض عبارة عن صورة PPI أو صورة ممسوحة ضوئيًا. [4]
تطبيقات أجهزة السونار
تمتلك أجهزة السونار دور كبير في تطور أبحاث علم المحيطات. حيث تُستخدم أنواع من السونار بواسطة السفن للتغلب على مشكلة ضوضاء التدفق. وتُستخدم أجهزة السونار النشطة والسلبية لتوجيهها بشكل مباشر ودقيق إلى الهدف. وأجهزة السونار هي الشيء الوحيد الذي يمكن أن يساعد في المحيطات وأبحاث المحيطات.
كما أن للسونار دور كبير في الحروب وخاصة بالنسبة للبحرية وكما ذكرنا سابقًا أن تاريخ السونار في الحقيقة مرتبط بالحروب. حيث تستخدم أجهزة السونار لتحديد موقع الغواصات لأن الرادار ليس فعالا في المياه العميقة. ولكن فيما بعد تم تطوير السونار وبدأ استخدام السونار في الكثير من المجالات والتطبيقات الأخرى وحتى بدأ استخدام أجهزة السونار في المجال الطبي.
تُستخدم أجهزة السونار أيضًا لتحديد موقع الألغام المتفجرة أو إخفاء موقع الألغام المتفجرة. تُستخدم أجهزة السونار أيضًا للاتصالات تحت الماء. ولا يقتصر استخدام السونار على القوات البحرية فقط كما تم تجهيز المروحيات والطائرات بنوع خاص من السونار الذي يمكنه التعرف على الغواصات من الجو. أجهزة السونار هي الشيء الوحيد الذي تعتمد عليه السلطات لمراقبة وأمن بحارها ومحيطاتها. [5]
استخدام أخرى لأجهزة السونار
- تستخدم أجهزة السونار لتقدير مدى واتجاه وصول الأجسام مثل السفن أو الغواصات. وهي تعمل بشكل أساسي كمكتشف للعمق أيضًا.
- تستخدم أجهزة السونار في المحيطات بشكل كبير للاتصال بين الغواصات أو بين الغواصة والسفينة السطحية وهي تفيد بشكل كبير في أبحاث علم المحيطات.
- يتم استخدام أجهزة السونار كذلك لتحديد مواقع الألغام والمخاطر تحت الماء من أجل تحقيق الملاحة الآمنة.
- تستخدم أجهزة السونار من قبل الصيادين التجاريين للعثور على الأسماك. حيث تنتقل الموجات الصوتية بشكل مختلف عن الماء لأن مثانة الأسماك مملوءة بالهواء ولها كثافة عالية مقارنة بمياه البحر.
- يتم استخدام أجهزة السونار أيضًا لرسم خرائط قاع البحر وتصوير قاع البحر. وأيضًا لقياس عمق المياه تحت القوارب والسفن.
- كذلك أجهزة السونار تستخدم في المجال الطبي في التصوير الطبي. من خلال تعريض الجسم لموجات صوتية عالية التردد لتوليد صورة وتستخدم خلال الحمل لمراقبة التطور الفعلي للجنين. [6]