Qu'est-ce que SONAR?

Anonim

SONAR est une technique qui utilise des ondes sonores pour cartographier ou localiser des objets dans l'environnement. Le principe est assez simple: premièrement, émettez un groupe d'ondes sonores dans la direction d'un objet. Alors que quelques ondes vont rebondir, les ondes restantes seront renvoyées dans la direction de l'émetteur.

Si vous deviez insérer une extrémité du tube dans une mer énorme et mettre une oreille à l’autre, vous ressembleriez certainement à un huard. Cependant, vous entendrez également le faible gémissement des navires et le chant de divers animaux au loin, dans les vastes profondeurs de l'océan. Leonardo Da Vinci a été le premier à réaliser cette ingénieuse expérience (sans craindre d'être jugé) et a découvert ce phénomène fantaisiste. Il avait implémenté avec succès ce que nous appelons maintenant SONAR.

Navigation Sonore Et Rangement

Une chauve-souris volant pendant que le soleil se couche. (Crédit photo: satit_srihin / Shutterstock)

Le principe est assez simple: premièrement, émettez un groupe d'ondes sonores dans la direction d'un objet. Alors que quelques ondes vont rebondir, les ondes restantes seront renvoyées dans la direction de l'émetteur. Avec la connaissance de la vitesse du son et du temps qui s'est écoulé avant que la vague soit récupérée, un récepteur adroit peut calculer la distance de l'objet à l'émetteur.

Bien que Sonar puisse être mis en œuvre à l'air libre, il est connu pour être plus efficace dans l'eau. En effet, les ondes sonores ont tendance à parcourir de plus longues distances dans l’eau. En raison de la portée remarquable de Sonar, les baleines peuvent discerner la forme et le mouvement d'objets de la taille d'une balle de ping-pong à une distance de 10 mètres. Ils sont réputés pour compter sur Sonar encore plus que sur la vue pour fouiller et suivre leurs parents.

Un groupe de baleines. (Crédits photo: Catmando / Shutterstock)

SONAR actif et passif

Une représentation de la façon dont les navires utilisent SONAR pour cartographier les fonds marins.

Par la suite, la première guerre mondiale a apporté des avancées majeures qui ont ouvert la voie à la surveillance sous-marine et aux sous-marins de guerre. La surveillance sous-marine met en œuvre ce qu'on appelle le sonar passif - une technique qui ne nécessite pas son propre émetteur, car elle implique l'écoute des ondes sonores émises par d'autres émetteurs. Cela signifie écouter les bruits des baleines et des navires ennemis. L'outil détecte simplement les ondes sonores qui se dirigent vers lui. Cependant, les machines ne peuvent pas déterminer l'emplacement de ces émetteurs sans l'aide d'autres appareils d'écoute passifs. Ils travaillent ensemble pour trianguler l'emplacement d'un émetteur, furtivement, sans faire sentir leur présence.

Les sous-marins transmettent des ondes sonores et détectent des objets à proximité en mesurant le temps écoulé entre la réception de l'écho.

D'autre part, les sous-marins de guerre implémentent le sonar actif - une technique qui utilise un récepteur et un émetteur. C’est la technique que nous associons le plus facilement à Sonar. Les sous-marins transmettent des ondes sonores et détectent des objets à proximité en mesurant le temps écoulé avant la réception de l'écho. Outre la simple détection de la présence d'un objet, la montée graduelle d'outils extrêmement sophistiqués nous a également permis d'identifier la forme, la taille et l'orientation avec des détails exquis.

Le compromis entre résolution et atténuation

Cependant, comme les ondes réfléchies sont des ondes diffusées par un objet, on peut raisonnablement en conclure que leur intensité est réduite par rapport aux ondes sonores incidentes originales. La faible intensité des ondes reçues rend les images troubles ou mal éclairées. La qualité d'une image dépend donc non seulement des capacités de la machine, mais également des aspects de l'objet et du terrain dans lequel le mécanisme est implémenté.

Par exemple, les objets recouverts de surfaces plus rugueuses ou irrégulières absorbent plus d'ondes sonores que les objets recouverts de surfaces régulières ou lisses. La propagation des ondes sonores peut également être affectée par la température de l’eau et par les impuretés qu’elle génère. La résolution et la portée, en revanche, sont des caractéristiques intimement liées à la fréquence des ondes sonores.

Le son voyage dans l'eau plus loin que la lumière ou les ondes radio. (Crédit photo: Seaphotoart / Shutterstock)

Les ondes sonores basse fréquence, inférieures à 20 kHz, génèrent une résolution médiocre, mais leur portée est plus grande car il est très peu probable qu'elles soient atténuées par des obstacles entre elles. Au contraire, les ondes sonores à haute fréquence, celles dont la fréquence est supérieure à 100 kHz, génèrent une résolution phénoménale, mais sont sujettes à une forte atténuation. Un compromis se dégage, de sorte que la fréquence optimale doit être soigneusement sélectionnée proportionnellement à la taille du détail souhaité.

Sonar n'est pas uniquement utilisé pour la surveillance ou par les sous-marins de guerre; Les médecins l'utilisent également pour détecter les kystes et les cellules cancéreuses, un processus appelé échographie. Les médecins infiltrent leurs patients avec des ondes sonores qui se dispersent et se ricochent à l'intérieur du corps, ce qui leur permet de détecter les muscles et les organes avec beaucoup plus de détail que ne le permettraient les rayons X.

Vers la fin de The Dark Knight, Batman, désespéré, appliqua le concept Sonar de Fox à chaque smartphone de Gotham afin de déterminer l'emplacement du Joker.

Des sonars sont également fixés aux extrémités des filets de pêche, ce qui permet aux pêcheurs d’obtenir une estimation approximative des poissons capturés dans les filets. Même Batman n'a pas pu résister à l'utilisation de Sonar, bien que contraire à l'éthique, pour attraper le Joker évasif. Malgré l'implémentation irréaliste ou farfelue de la scène dans Sonar, on se rend compte à quel point la technologie est importante.