Sonar

Fransız F70 tipi fırkateynler (burada La Motte-Picquet) VDS (Değişken Derinlik Sonarı) tipi DUBV43 veya DUBV43C çekili sonarlarla donatılmıştır ⓘ

Eski adı Letonya Virsaitis olan ve 3 Aralık 1941'de Finlandiya Körfezi'nde batan Sovyet Donanması mayın tarama gemisi T-297'nin sonar görüntüsü ⓘ

Sonar (ses navigasyonu ve menzil belirleme) navigasyon, mesafeleri ölçme (menzil belirleme), diğer gemiler gibi su yüzeyindeki veya altındaki nesnelerle iletişim kurmak veya onları tespit etmek için ses yayılımını (genellikle su altında, denizaltı navigasyonunda olduğu gibi) kullanan bir tekniktir. İki tür teknoloji "sonar" adını paylaşır: pasif sonar esasen gemiler tarafından çıkarılan sesi dinler; aktif sonar ise ses darbeleri yayar ve yankıları dinler. Sonar, akustik konum belirleme ve sudaki "hedeflerin" yankı özelliklerini ölçme aracı olarak kullanılabilir. Havada akustik konum belirleme radarın kullanılmaya başlanmasından önce kullanılmıştır. Sonar ayrıca robot navigasyonu için de kullanılabilir ve SODAR (yukarı bakan bir hava sonarı) atmosferik araştırmalar için kullanılır. Sonar terimi, sesi üretmek ve almak için kullanılan ekipman için de kullanılır. Sonar sistemlerinde kullanılan akustik frekanslar çok düşükten (infrasonik) son derece yükseğe (ultrasonik) kadar değişir. Su altı sesinin incelenmesi su altı akustiği veya hidroakustik olarak bilinir. ⓘ

Bu tekniğin kayıtlara geçen ilk kullanımı 1490 yılında Leonardo da Vinci tarafından yapılmış ve Vinci suya yerleştirdiği bir tüple gemileri kulaktan tespit etmiştir. I. Dünya Savaşı sırasında artan denizaltı savaşı tehdidine karşı geliştirilmiş ve 1918'de operasyonel bir pasif sonar sistemi kullanılmaya başlanmıştır. Modern aktif sonar sistemleri hedef nesnelerden yansıyan bir ses dalgası üretmek için bir akustik dönüştürücü kullanır. ⓘ

Sonar (Sound Navigation and Ranging), ses dalgalarını kullanarak cismin boyut, uzaklık ve diğer verileri görmemize yarayan alet. Sesin su altında yayılmasını kullanarak su altında/ üstünde gezmeyi, haberleşmeyi ve diğer cisimleri tespit etmeyi sağlayan bir tekniktir. ⓘ

Tarihçe

Her ne kadar bazı hayvanlar (yunuslar, yarasalar, bazı sivri fareler ve diğerleri) milyonlarca yıldır iletişim ve nesne tespiti için sesi kullanmış olsa da, insanlar tarafından suda kullanım ilk olarak 1490 yılında Leonardo da Vinci tarafından kaydedilmiştir: suya yerleştirilen bir tüpün, tüpe bir kulak yerleştirerek gemileri tespit etmek için kullanıldığı söylenmiştir. ⓘ

19. yüzyılın sonlarında bir su altı çanı, tehlikelere karşı uyarı sağlamak için deniz fenerlerine veya ışık gemilerine yardımcı olarak kullanılmıştır. ⓘ

Yarasaların havadan navigasyon için sesi kullanması gibi, su altında "yankı ile konum belirleme" için sesin kullanılması, 1912'deki Titanik faciası tarafından teşvik edilmiş gibi görünüyor. Dünyanın ilk sualtı yankı ölçüm cihazı patenti Titanik'in batışından bir ay sonra İngiliz meteorolog Lewis Fry Richardson tarafından İngiliz Patent Ofisi'ne sunulmuş ve Alman fizikçi Alexander Behm 1913 yılında bir yankı ölçüm cihazı için patent almıştır. ⓘ

Kanadalı mühendis Reginald Fessenden, Boston, Massachusetts'te Denizaltı Sinyal Şirketi için çalışırken, 1912'den başlayarak deneysel bir sistem inşa etmiş, bu sistem daha sonra Boston Limanı'nda ve son olarak 1914'te Newfoundland açıklarındaki Grand Banks'te ABD Gelir Kesici Miami'de test edilmiştir. Bu testte Fessenden derinlik sondajı, sualtı iletişimi (Mors kodu) ve yankı menzilini (2 mil (3,2 km) menzilde bir buzdağını tespit etme) göstermiştir. Yaklaşık 500 Hz frekansında çalışan "Fessenden osilatörü", 3 metrelik dalga boyu ve dönüştürücünün ışıma yüzeyinin küçük boyutu (çapı 1⁄3 dalga boyundan daha az) nedeniyle buzdağının yönünü belirleyemedi. 1915'te denize indirilen Montreal yapımı on İngiliz H sınıfı denizaltı Fessenden osilatörleri ile donatılmıştı. ⓘ

Birinci Dünya Savaşı sırasında denizaltıları tespit etme ihtiyacı ses kullanımı konusunda daha fazla araştırma yapılmasına yol açtı. İngilizler hidrofon adı verilen su altı dinleme cihazlarını erken dönemde kullanırken, Fransız fizikçi Paul Langevin, Rus göçmeni elektrik mühendisi Constantin Chilowsky ile birlikte çalışarak 1915 yılında denizaltıları tespit etmek için aktif ses cihazlarının geliştirilmesi üzerinde çalıştı. Piezoelektrik ve manyetostriktif dönüştürücüler daha sonra kullandıkları elektrostatik dönüştürücülerin yerini almış olsa da, bu çalışma gelecekteki tasarımları etkilemiştir. Hidrofonlar için hafif sese duyarlı plastik film ve fiber optikler kullanılırken, projektörler için Terfenol-D ve PMN (kurşun magnezyum niobat) geliştirilmiştir. ⓘ

Sonar Sistemin Çalışması ⓘ

Piezoelektrik ve manyetostrikt transdüserleri daha sonra kullandıkları elektrostatik transdüserleri almasına rağmen, bu çalışma gelecekteki ⓘ

Sonar Sistemi Mesafe Ölçümü ⓘ

ASDIC

Yaklaşık 1944 yılından ASDIC görüntüleme ünitesi ⓘ

1916 yılında İngiliz İcat ve Araştırma Kurulu'na bağlı olarak Kanadalı fizikçi Robert William Boyle, A. B. Wood ile birlikte aktif ses algılama projesini üstlendi ve 1917 yılının ortalarında test edilmek üzere bir prototip üretti. İngiliz Donanması Denizaltı Karşıtı Bölümü için yapılan bu çalışma büyük bir gizlilik içinde yürütüldü ve dünyanın ilk pratik su altı aktif ses algılama cihazını üretmek için kuvars piezoelektrik kristalleri kullanıldı. Gizliliği korumak için ses deneylerinden ya da kuvarsdan hiç bahsedilmedi - ilk çalışmaları tanımlamak için kullanılan kelime ("süpersonik") "ASD "ics, kuvars malzeme ise "ASD "ivite olarak değiştirildi: "ASD", "Anti-Submarine Division "ın kısaltmasıdır, dolayısıyla İngiliz kısaltması ASDIC'dir. 1939'da Oxford İngilizce Sözlüğü'nün bir sorusuna yanıt olarak Amirallik bunun "Müttefik Denizaltı Tespit Araştırma Komitesi" anlamına geldiği hikayesini uydurdu ve Amirallik arşivlerinde bu adı taşıyan bir komite bulunmamasına rağmen buna hala yaygın olarak inanılmaktadır. ⓘ

1918 yılına gelindiğinde İngiltere ve Fransa prototip aktif sistemler inşa etmişlerdi. İngilizler ASDIC'lerini 1920'de HMS Antrim'de test ettiler ve 1922'de üretime başladılar. 6. Muhrip Filosu 1923 yılında ASDIC donanımlı gemilere sahip olmuştur. Portland'da 1924 yılında bir denizaltısavar okulu HMS Osprey ve dört gemiden oluşan bir eğitim filosu kurulmuştur. ⓘ

Dünya Savaşı patlak verdiğinde, Kraliyet Donanması'nın farklı su üstü gemi sınıfları için beş seti ve denizaltılar için de diğerleri vardı ve bunlar eksiksiz bir denizaltısavar sistemine dahil edilmişti. Erken dönem ASDIC'in etkinliği, denizaltı karşıtı bir silah olarak derinlik bombasının kullanılmasıyla engellenmiştir. Bu, saldıran bir geminin kıç tarafına yük atmadan önce batık bir temasın üzerinden geçmesini gerektiriyor, bu da saldırıdan önceki anlarda ASDIC temasının kaybolmasına neden oluyordu. Avcı etkin bir şekilde kör atış yapıyordu ve bu süre zarfında bir denizaltı komutanı kaçınma eylemi gerçekleştirebilirdi. Bu durum yeni taktikler ve yeni silahlarla düzeltildi. ⓘ

Frederic John Walker tarafından geliştirilen taktiksel iyileştirmeler sürünerek saldırıyı da içeriyordu. Bunun için iki anti-denizaltı gemisine ihtiyaç vardı (genellikle slooplar ya da korvetler). "Yönlendirici gemi" hedef denizaltıyı ASDIC üzerinden denizaltının yaklaşık 1500 ila 2000 yarda gerisindeki bir konumdan takip ediyordu. İkinci gemi, ASDIC'i kapalı ve 5 deniz mili hızla giderken, yönlendiren gemi ile hedef arasındaki bir konumdan saldırıya başlardı. Bu saldırı, ASDIC'lerine ve saldıran geminin menziline (telemetre ile) ve kerterizine dayanarak, yönlendiren gemiden telsiz telefonla kontrol edildi. Derinlik bombaları bırakılır bırakılmaz, saldıran gemi yakın bölgeyi tam hızla terk etmiştir. Ardından yönlendirici gemi hedef bölgeye girmiş ve bir dizi derinlik bombası bırakmıştır. Yaklaşmanın düşük hızda olması, denizaltının derinlik bombalarının ne zaman bırakılacağını tahmin edemeyeceği anlamına geliyordu. Herhangi bir kaçınma hareketi yönlendiren gemi tarafından tespit edilir ve saldıran gemiye buna göre dümen emirleri verilirdi. Saldırının düşük hızda olması, Alman akustik torpidosunun bu kadar yavaş hareket eden bir savaş gemisine karşı etkili olmaması gibi bir avantaja sahipti. Sürünerek saldırının bir çeşidi de "alçı" saldırısıydı; bu saldırıda yakın bir hat üzerinde çalışan üç saldırı gemisi, yönlendirici gemi tarafından hedefin üzerine yönlendiriliyordu. ⓘ

ASDIC kör noktasıyla başa çıkmak için kullanılan yeni silahlar, Kirpi ve daha sonra Squid'ler gibi, savaş başlıklarını saldırganın önündeki ve hala ASDIC temasında olan bir hedefe yansıtan "ileriye fırlatan silahlardı". Bunlar tek bir refakatçinin denizaltılara daha iyi hedeflenmiş saldırılar yapmasına olanak sağlıyordu. Savaş sırasındaki gelişmeler, kör noktaları sürekli olarak kapatan birkaç farklı ışın şekli kullanan İngiliz ASDIC setleriyle sonuçlandı. Daha sonra akustik torpidolar kullanıldı. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı'nın başlarında (Eylül 1940) İngiliz ASDIC teknolojisi ABD'ye ücretsiz olarak transfer edildi. ASDIC ve sualtı sesi üzerine araştırmalar İngiltere ve ABD'de genişletildi. Birçok yeni askeri ses algılama türü geliştirildi. Bunlar arasında ilk olarak 1944 yılında İngilizler tarafından High Tea kod adıyla geliştirilen sonobuoylar, daldırma/çökertme sonarı ve mayın tespit sonarı yer alıyordu. Bu çalışmalar, savaş sonrası nükleer denizaltılara karşı mücadeleyle ilgili gelişmelerin temelini oluşturmuştur. ⓘ

SONAR

1930'larda Amerikalı mühendisler kendi sualtı ses algılama teknolojilerini geliştirdiler ve termoklinlerin varlığı ve bunların ses dalgaları üzerindeki etkileri gibi önemli keşifler yapıldı. Amerikalılar sistemleri için Frederick Hunt tarafından RADAR'a eşdeğer olarak icat edilen SONAR terimini kullanmaya başladılar. ⓘ

ABD Donanması Sualtı Ses Laboratuvarı

1917 yılında ABD Donanması ilk kez J. Warren Horton'un hizmetlerini satın aldı. Bell Laboratuarlarından izinli olarak, önce Massachusetts, Nahant'taki deney istasyonunda ve daha sonra Londra, İngiltere'deki ABD Donanma Karargahında teknik uzman olarak hükümete hizmet etti. Nahant'ta yeni geliştirilen ve günümüzde elektronik olarak bilinen uygulamalı bilim alanının oluşum aşamalarıyla ilişkilendirilen vakum tüpünü su altı sinyallerinin algılanmasına uyguladı. Sonuç olarak, daha önceki algılama ekipmanlarında kullanılan karbon düğmeli mikrofonun yerini modern hidrofonun öncüsü aldı. Ayrıca bu dönemde, çekme tespiti için yöntemler denedi. Bu, cihazının artan hassasiyetinden kaynaklanıyordu. Bu prensipler halen modern çekili sonar sistemlerinde kullanılmaktadır. ⓘ

Büyük Britanya'nın savunma ihtiyaçlarını karşılamak üzere, İrlanda Denizi'nde denizaltı kablosuyla kıyıdaki bir dinleme noktasına bağlanan dibe monte hidrofonlar kurmak üzere İngiltere'ye gönderildi. Bu ekipman kablo döşeme gemisine yüklenirken I. Dünya Savaşı sona erdi ve Horton ülkesine döndü. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı sırasında denizaltıları, mayınları ve torpidoları tespit edebilecek sonar sistemleri geliştirmeye devam etti. ABD Donanması Sualtı Ses Laboratuvarı'nda baş araştırma danışmanı olarak 1957'de Fundamentals of Sonar'ı yayınladı. Bu görevi 1959'da teknik direktör olana kadar sürdürdü ve 1963'te zorunlu emekliliğine kadar bu görevde kaldı. ⓘ

ABD ve Japonya'daki malzemeler ve tasarımlar

1915-1940 yılları arasında gelişme konusunda çok az ilerleme oldu. 1940'ta ABD sonarları tipik olarak bir magnetostrikt dönüştürücüden ve bir küresel gövdede bir Rochelle tuz kristaline sırt sırta bağlanmış 1 fit çaplı bir çelik plakaya bağlı bir dizi nikel tüpünden oluşuyordu. Bu gemi gövdesine montajlandı ve manuel olarak istenen açıyla döndürüldü. Piezoelektrik Rochelle tuz kristali daha iyi parametrelere sahipti, fakat manyetostriktif ünite daha güvenilirdi. İkinci Dünya Savaşı süresince meydana gelen kayıplar, manyetostriktif transdüser parametrelerinde ve Rochelle tuzu güvenilirliklerinde ilerlemeyi sürdürerek hızlı araştırma yapılmasını sağladı. Rochelle tuzunun yerine alternatif olarak, üstün bir alternatif olan amonyum dihidrojen fosfat (ADP) bulundu; İlk uygulama, 24 kHz Rochelle tuz transdüserlerinin yerine geçti. Dokuz ay içinde, Rochelle tuzu eskimişti. ADP üretim tesisi, 1940 başlarında birkaç düzine personelden 1942'de binlerce kişiye ulaştı. ⓘ

ADP kristallerinin en erken uygulanmasından birisi akustik madenler için hidrofonlardı. Kristaller, 3.000 m'den (10,000 ft) uçaklar arasında konuşlandırılacak mekanik şoklara ve komşu mayın patlamalarından sağ çıkma kabiliyetine dayanarak, 5 Hz'de düşük frekanslı kesim için belirlendi. ADP güvenilirliğinin temel özelliklerinden biri sıfır yaşlanma özelliklerinden; Kristal, parametrelerini uzun süreli depolamada dahi korur. ⓘ

Başka bir uygulama akustik gezme torpidoları içindir. Torpido burnunda, yatay ve düşey düzlemde iki çift yönlü hidrofon monte edildi; Çiftlerden gelen fark sinyallerinin torpido sol-sağ ve yukarı-aşağı yönünde kullanılması sağlandı. Bir önlem geliştirildi: hedeflenen denizaltı, efervesan bir kimyasal madde taburcu etti ve torpido, gürültülü gazlı yemden sonra gitti. Karşı önlem, aktif sonar ile bir torpidodu - torpido burnuna bir dönüştürücü eklendi ve mikrofonlar, yansıyan periyodik ton patlamalarını dinliyordu. Dönüştürücüler, dikdörtgen şeklinde sıra halinde elmas biçimli alanlara düzenlenmiş aynı dikdörtgen kristal plakaları içermektedir. ⓘ

ADP kristallerinden denizaltılar için pasif sonar dizileri geliştirildi. Çeşitli kristal tertibatları bir çelik boru içine yerleştirildi, vakumla hint yağı dolduruldu ve mühürlendi. Borular daha sonra paralel dizilere monte edildi. ⓘ

II. Dünya Savaşı sonunda standart ABD Deniz Kuvvetleri tarama sonar bir dizi ADP kristali kullanarak 18 kHz'de çalışıyordu. Bununla birlikte daha uzun aralık istenen ancak daha düşük frekansların kullanılması gereklidir. Gerekli boyutlar ADP kristalleri için çok büyüktü, bu nedenle 1950'lerin başında manyetostriktif ve baryum titanat piezoelektrik sistemler geliştirildi, ancak bunların eşit empedans özelliklerine ulaşması ve kiriş deseninde sorunlar vardı. Baryum titanat daha sonra daha kararlı kurşun zirkonat titanate (PZT) ile değiştirildi ve frekans 5 kHz'e düşürüldü. ABD filosu, bu malzemeyi AN / SQS-23 sonarında birkaç on yıl boyunca kullandı. SQS-23 sonar önce manyetostriktif nikel dönüştürücüleri kullandı, ancak bunlar birkaç ton ağırlığındaydı ve nikel pahalıydı ve kritik bir malzeme olarak değerlendirildi; Piezoelektrik transdüserler bu nedenle ikame edildi. Sonar, 432 bireysel transdüserden oluşan büyük bir dizi idi. İlk önce transdüserler güvenilmezdi, mekanik ve elektriksel arızalar gösteriyor ve kurulumdan hemen sonra bozuluyor; Aynı zamanda birkaç satıcı tarafından üretildi, farklı tasarımlara sahipler ve özellikleri dizinin performansını etkileyecek kadar farklıydı.Bireysel transdüserlerin onarılmasına izin veren politika daha sonra feda edildi ve mühürlerdeki ve diğer yabancı mekanik parçaların sorununu ortadan kaldırarak bunun yerine, onarılamayan mühürlü modüller "harcanabilir modüler tasarım" seçildi. ⓘ

İkinci Dünya Savaşı'nın başlangıcındaki İmparatorluk Japon Deniz Kuvvetleri, kuvartz bazlı projektörleri kullandı. Bunlar özellikle düşük frekanslar için tasarlandıklarında büyük ve ağırdı; 9 kHz'de çalışan Tip 91 seti 30 inçlik bir çapa sahipti ve 5 kW güç ve 7 kV çıkış genlikli bir osilatör tarafından çalıştırılıyordu. Type 93 projektörleri sağlam kalsiyum sandviçlerden oluşuyordu, küresel dökme demir gövdelerine monte edildi. Type 93 sonarları daha sonra Alman tasarımını takip eden ve magnetostriktif projektör kullanan Tip 3 ile değiştirildi; Projektörler, yaklaşık 16 x 9 inçlik dökme demir dikdörtgen gövdede iki dikdörtgen özdeş bağımsız ünitelerden oluşuyordu. Maruz kalan alan, dalga boyu genişliğinin yarısıydı ve üç dalga boyu yüksekti. Manyetostriktif çekirdekler, 4 mm'lik nikel damgaları ve daha sonra% 12,7 ile% 12,9 arasında alüminyum içeriğine sahip bir demir alüminyum alaşımından yapılmıştır. Güç, 20 V / 8 A DC kaynaktan gelen kutuplaşmayla 3.8 kV'de 2 kW'dan sağlandı. ⓘ

Japon İmparatorluğu Deniz Kuvvetleri'nin pasif hidrofonları, hareketli bobin tasarımı, Rochelle tuzlu piezo dönüştürücüler ve karbon mikrofonlara dayanıyordu. ⓘ

Manyetostriktif transdüserler, II. Dünya Savaşı'ndan sonra piezoelektrik araçlara alternatif olarak takip edildi. Nikel kaydırmalı yuvarlak dönüştürücüler, muhtemelen en büyük bireysel sonar transdüserleri olan çapı 13 feet'e kadar çıkan yüksek güçlü düşük frekanslı işlemler için kullanıldı. Metallerin avantajı, yüksek çekme mukavemetine ve düşük giriş elektrik empedansına sahip olmakla birlikte, gerilme mukavemeti öngerilmeyle arttırılabilen PZT'den daha düşük elektriksel kayıplara ve daha düşük bağlanma katsayısına sahiptir. Diğer malzemeler de denendi; Metalik olmayan ferritler, düşük elektrik akımı iletkenliği için düşük girdaplı akım kayıplarına neden olacağı konusunda umutluydu, Metglas yüksek bağlanma katsayısı sundu ancak genel olarak PZT'den daha düşüktü. 1970'lerde, nadir toprak elementleri ve demir bileşikleri, üstün manyetomekanik özelliklerle, yani Terfenol-D alaşımı ile keşfedildi. Bu, olası yeni tasarımları, örn. Bir hibrid magnetostriktif piezoelektrik dönüştürücü. En yeni sch materyal Galfenol'dur. ⓘ

Diğer dönüştürücüler arasında, boşlukların yüzeyleri üzerinde manyetik kuvvetin etkilendiği değişken relüktans (veya hareketli armatür veya elektromanyetik) dönüştürücüler ve geleneksel hoparlörlere benzer hareketli bobin (veya elektrodinamik) dönüştürücüler bulunur; Son derece düşük rezonans frekansları ve üzerinde düz geniş bant özellikleri nedeniyle sualtı ses kalibrasyonunda kullanılır. ⓘ

Gemilerin alt kısmına bir transdüktör yerleştirilir. Bu transdüktörün amacı insanın işiteceği veya daha yüksek frekansta ses dalgaları oluşturmaktır. Oluşturulan bu ses dalgaları denizaltılara, kayalara veya herhangi bir cisme çarparak geri döner. Böylece çarpma ve yansımanın sayesinde mesafe hesaplanır. Sesin sudaki hızı havadan yaklaşık 4 kat daha fazladır. Hesaplamalarda buna göre yapılır. Zaman aralığı sesin yansımasının vurması ile yanan bir lamba bir döner disk ile ölçülür. Disk sabit bir hızla döner. Ses gönderildiğinde lamba üstte o noktasındadır. Yansıma ile lamba tam bir daire çizer. Bazı aygıtlarsa bu menzili yani mesafeyi kaydeder. Ya da televizyon gibi ekranda orada ne olduğu anlaşılır. Sonar, daha önceleri ASDIK ismi ile tanınırdı. Su altında ses dalgaları ile yön ve uzaklığı tespit için kullanılır. Ona benzer diğer sistem ise radardır. Çalışma sistemi hemen hemen aynıdır fakat, radar ses dalgaları yerine radyo frekansları kullanır. Çalışma sistemi aynı olan bu iki cihazda sıklıkla bugün kullanılmaktadır. Yarasalar ve yunusların kendilerine ait olan sonarları vardır. Özellikle yarasalar kör olduklarından sonarları sayesinde bir yerlere çarpmadan uçarlar. Yunuslarsa sonar kullanarak sürülerini takip eder ve haberleşirler. Deniz altı inceleme ya da donanmalarda kullanılan sonar sistemlerse biraz daha farklı çalışırlar. Ses dalgaları yollandıktan sonra, mekanik sistemler aracılığı ile bir oluktan geçirilerek yoğunlaştırılır. Bu nedenle bir dizi transdüktör gemi altına yerleştirilir. Böylece yollanan sinyaller bir araya toplanarak daha güçlü frekans yollarlar. ⓘ

Sonar deniz altı haritaları çıkarmakta, deniz altı maden araştırmalarında, balıkçılıkta, donanmalarda sıklıkla kullanılır. Balıkçılıkta, balığın cinsi ve yoğunluğu ve ne derinlikte olduğu sonarlar ile hesaplanır. Her balık farklı bir şekilde yansıma yaratır.  Yandan taramalı sonarlarsa, deniz dibini tam olarak görüntüler. Deniz altı bitki örtüsü, tabanda olan nesneler, deprem faylarını ve maden yataklarını bulur. ⓘ

Transdüserlerdeki sonraki gelişmeler

Manyetostriktif transdüserler İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra piezoelektrik transdüserlere alternatif olarak kullanılmaya başlanmıştır. Yüksek güçlü düşük frekanslı operasyonlar için çapı 13 feet'e (4.0 m) varan, muhtemelen şimdiye kadarki en büyük bireysel sonar dönüştürücüler olan nikel kaydırma sargılı halka dönüştürücüler kullanılmıştır. Metallerin avantajı yüksek gerilme mukavemeti ve düşük giriş elektrik empedansıdır, ancak gerilme mukavemeti öngerme ile artırılabilen PZT'ye göre elektrik kayıpları ve daha düşük kuplaj katsayısına sahiptirler. Diğer malzemeler de denenmiştir; metalik olmayan ferritler düşük elektrik iletkenlikleriyle düşük girdap akımı kayıplarına neden oldukları için umut vericiydi, Metglas yüksek bağlantı katsayısı sunuyordu, ancak genel olarak PZT'den daha düşüktüler. 1970'lerde, Terfenol-D alaşımı gibi üstün manyetomekanik özelliklere sahip nadir toprak ve demir bileşikleri keşfedildi. Bu, hibrit manyetostriktif-piezoelektrik dönüştürücü gibi yeni tasarımları mümkün kılmıştır. Bu geliştirilmiş manyetostriktif malzemelerin en yenisi Galfenol'dür. ⓘ

Diğer dönüştürücü türleri arasında, manyetik kuvvetin boşlukların yüzeylerine etki ettiği değişken relüktans (veya hareketli armatür veya elektromanyetik) dönüştürücüler ve geleneksel hoparlörlere benzer hareketli bobin (veya elektrodinamik) dönüştürücüler yer alır; ikincisi, çok düşük rezonans frekansları ve bunların üzerindeki düz geniş bant özellikleri nedeniyle su altı ses kalibrasyonunda kullanılır. ⓘ

Aktif sonar

Aktif sonar prensibi ⓘ

Aktif sonar bir ses vericisi (veya projektör) ve bir alıcı kullanır. İkisi aynı yerde olduğunda bu monostatik çalışmadır. Verici ve alıcı ayrıldığında ise bistatik çalışma söz konusudur. Daha fazla verici (veya daha fazla alıcı) kullanıldığında, yine uzamsal olarak ayrılmışsa, bu multistatik çalışmadır. Çoğu sonar monostatik olarak kullanılır ve genellikle iletim ve alım için aynı dizi kullanılır. Aktif sonobuoy alanları çoklu olarak çalıştırılabilir. ⓘ

Aktif sonar, genellikle "ping" olarak adlandırılan bir ses darbesi yaratır ve ardından darbenin yansımalarını (yankı) dinler. Bu ses darbesi genellikle bir sinyal jeneratörü, güç amplifikatörü ve elektro-akustik transdüser/diziden oluşan bir sonar projektör kullanılarak elektronik olarak oluşturulur. Dönüştürücü, akustik sinyalleri ("ping") iletebilen ve alabilen bir cihazdır. Akustik gücü, gerekli arama açılarını kapsayacak şekilde taranabilen bir hüzmeye yoğunlaştırmak için genellikle bir hüzme biçimlendirici kullanılır. Genel olarak, elektro-akustik dönüştürücüler Tonpilz tipindedir ve tasarımları, genel sistemin performansını optimize etmek amacıyla en geniş bant genişliği üzerinde maksimum verim elde etmek için optimize edilebilir. Bazen akustik darbe başka yollarla, örneğin patlayıcılar, hava tabancaları veya plazma ses kaynakları kullanılarak kimyasal olarak oluşturulabilir. ⓘ

Bir nesneye olan mesafeyi ölçmek için, bir darbenin iletilmesinden alınmasına kadar geçen süre ölçülür ve bilinen ses hızı kullanılarak bir menzile dönüştürülür. Mesafeyi ölçmek için birkaç hidrofon kullanılır ve set her birine göreceli varış süresini ölçer veya bir dizi hidrofonla, hüzmeleme adı verilen bir işlemle oluşturulan hüzmelerdeki göreceli genliği ölçerek. Bir dizinin kullanılması uzaysal tepkiyi azaltır, böylece geniş bir kapsama alanı sağlamak için multibeam sistemleri kullanılır. Hedef sinyali (varsa) gürültü ile birlikte daha sonra basit sonarlar için sadece enerji ölçümü olabilecek çeşitli sinyal işleme biçimlerinden geçirilir. Daha sonra bu sinyal, çıktıyı gerekli sinyal ya da gürültü olarak adlandıran bir tür karar cihazına sunulur. Bu karar cihazı kulaklıklı veya ekranlı bir operatör olabilir veya daha sofistike sonarlarda bu işlev yazılım tarafından yerine getirilebilir. Hedefi sınıflandırmak, yerini belirlemek ve hızını ölçmek için başka işlemler de gerçekleştirilebilir. ⓘ

Darbe sabit frekansta veya değişen frekansta bir cıvıltı olabilir (alım sırasında darbenin sıkıştırılmasına izin vermek için). Basit sonarlar genellikle hedef hareketinden kaynaklanan olası Doppler değişikliklerini kapsayacak kadar geniş bir filtre ile ilkini kullanırken, daha karmaşık olanlar genellikle ikinci tekniği içerir. Dijital işleme kullanılabilir hale geldiğinden beri darbe sıkıştırma genellikle dijital korelasyon teknikleri kullanılarak uygulanmıştır. Askeri sonarlar genellikle çok yönlü koruma sağlamak için birden fazla ışına sahipken, basit olanlar yalnızca dar bir yayı kapsar, ancak ışın mekanik tarama ile nispeten yavaş bir şekilde döndürülebilir. ⓘ

Özellikle tek frekanslı yayınlar kullanıldığında, Doppler etkisi bir hedefin radyal hızını ölçmek için kullanılabilir. Gönderilen ve alınan sinyal arasındaki frekans farkı ölçülür ve bir hıza dönüştürülür. Doppler kaymaları alıcı ya da hedefin hareketinden kaynaklanabileceğinden, arama platformunun radyal hızının da hesaba katılması gerekir. ⓘ

Kullanışlı küçük bir sonar görünüş olarak su geçirmez bir el fenerine benzer. Başlık suya doğrultulur, bir düğmeye basılır ve cihaz hedefe olan mesafeyi gösterir. Diğer bir varyant ise balık sürülerini gösteren küçük bir ekrana sahip bir "balık bulucu "dur. Bazı sivil sonarlar (gizlilik için tasarlanmamıştır), teknenin yakınındaki alanın üç boyutlu görüntüleriyle aktif askeri sonarlara yaklaşmaktadır. ⓘ

Aktif sonar transdüserden dibe olan mesafeyi ölçmek için kullanıldığında buna yankı sondajı denir. Benzer yöntemler dalga ölçümü için yukarı doğru bakarken de kullanılabilir. ⓘ

Aktif sonar ayrıca iki sonar dönüştürücü veya bir hidrofon (sualtı akustik mikrofonu) ve projektör (sualtı akustik hoparlörü) kombinasyonu arasındaki su mesafesini ölçmek için de kullanılır. Bir hidrofon/transdüser belirli bir sorgulama sinyali aldığında, belirli bir cevap sinyali ileterek yanıt verir. Mesafeyi ölçmek için bir transdüser/projektör bir sorgulama sinyali iletir ve bu iletim ile diğer transdüser/hidrofon yanıtının alınması arasındaki süreyi ölçer. Sudaki ses hızıyla ölçeklendirilen ve ikiye bölünen zaman farkı, iki platform arasındaki mesafedir. Bu teknik, birden fazla dönüştürücü/hidrofon/projektör ile kullanıldığında, sudaki durağan ve hareketli nesnelerin göreceli konumlarını hesaplayabilir. ⓘ

Savaş durumlarında, aktif bir darbe bir düşman tarafından tespit edilebilir ve denizaltının bir teması tespit edebileceği maksimum mesafenin iki katında bir denizaltının konumunu ortaya çıkaracak ve giden pingin özelliklerine dayanarak denizaltının kimliğine ilişkin ipuçları verecektir. Bu nedenlerden dolayı aktif sonar askeri denizaltılar tarafından sıklıkla kullanılmamaktadır. ⓘ

Çok yönlü, ancak düşük verimli bir sonar türü (balıkçılık, ordu ve liman güvenliği için kullanılır), doğrusal olmayan sonar olarak bilinen suyun karmaşık doğrusal olmayan bir özelliğini kullanır ve sanal dönüştürücü parametrik bir dizi olarak bilinir. ⓘ

Artemis Projesi

Artemis Projesi 1950'lerin sonundan 1960'ların ortasına kadar okyanus gözetimi için kullanılabilecek düşük frekanslı aktif bir sonar sistemi için akustik yayılım ve sinyal işlemeyi inceleyen deneysel bir araştırma ve geliştirme projesiydi. İkincil bir amaç da sabit aktif dip sistemlerinin mühendislik sorunlarının incelenmesiydi. Alıcı dizisi Bermuda açıklarındaki Plantagnet Bank'ın yamacına yerleştirilmiştir. Aktif kaynak dizisi, dönüştürülmüş İkinci Dünya Savaşı tankeri USNS Mission Capistrano'dan konuşlandırıldı. Artemis'in unsurları ana deney sonlandırıldıktan sonra deneysel olarak kullanılmıştır. ⓘ

Transponder

Bu, belirli bir uyaranı alan ve alınan sinyali veya önceden belirlenmiş bir sinyali hemen (veya gecikmeli olarak) yeniden ileten aktif bir sonar cihazıdır. Transponderler deniz altı ekipmanını uzaktan etkinleştirmek veya kurtarmak için kullanılabilir. ⓘ

Performans tahmini

Bir sonar hedefi, üzerinde bulunduğu yayıcı etrafında merkezlenmiş küreye göre küçüktür. Bu nedenle, yansıyan sinyalin gücü çok düşüktür, orijinal sinyalden birkaç büyüklük mertebesi daha azdır. Yansıyan sinyal aynı güçte olsa bile, aşağıdaki örnek (varsayımsal değerler kullanılarak) sorunu göstermektedir: Bir sonar sisteminin 1 m'de 10.000 W/m² sinyal yayabildiğini ve 0,001 W/m² sinyal tespit edebildiğini varsayalım. 100 m'de sinyal 1 W/m² olacaktır (ters-kare yasası nedeniyle). Sinyalin tamamı 10 m²'lik bir hedeften yansıtılırsa, yayıcıya ulaştığında 0,001 W/m² olacaktır, yani sadece algılanabilir. Ancak orijinal sinyal 3000 m'ye kadar 0,001 W/m²'nin üzerinde kalacaktır. 100 ile 3000 m arasında benzer veya daha iyi bir sistem kullanan herhangi bir 10 m²'lik hedef darbeyi tespit edebilecek, ancak yayıcı tarafından tespit edilemeyecektir. Yankıların algılanabilmesi için dedektörlerin çok hassas olması gerekir. Orijinal sinyal çok daha güçlü olduğundan, sonarın menzilinin iki katından çok daha uzakta tespit edilebilir (örnekte olduğu gibi). ⓘ

Aktif sonarın iki performans sınırlaması vardır: gürültü ve yankılanma nedeniyle. Genel olarak, bunlardan biri veya diğeri baskın olacaktır, böylece iki etki başlangıçta ayrı ayrı düşünülebilir. ⓘ

İlk tespitte gürültü sınırlı koşullarda:

SL - 2PL + TS - (NL - AG) = DT,

Burada SL kaynak seviyesidir, PL yayılma kaybıdır (bazen iletim kaybı olarak da adlandırılır), TS hedef gücüdür, NL gürültü seviyesidir, AG alıcı dizinin dizi kazancıdır (bazen yönlülük indeksi ile yaklaştırılır) ve DT algılama eşiğidir. ⓘ

İlk algılamada yankılanma sınırlı koşullarda (dizi kazancı ihmal edilirse):

SL - 2PL + TS = RL + DT,

Burada RL yankılanma seviyesidir ve diğer faktörler daha önce olduğu gibidir. ⓘ

Bir dalgıç tarafından kullanılmak üzere elde tutulan sonar

• LIMIS (limpet mine imaging sonar) bir dalgıç tarafından kullanılmak üzere elde tutulan veya ROV'a monte edilen bir görüntüleme sonarıdır. İsmi, devriye dalgıçlarının (savaş kurbağa adamları veya temizleme dalgıçları) düşük görüş mesafeli sularda limpet mayınlarını aramaları için tasarlanmış olmasından kaynaklanmaktadır.
• LUIS (mercekli su altı görüntüleme sistemi) bir dalgıç tarafından kullanılan bir başka görüntüleme sonarıdır.
• Dalgıçlar için sadece menzili gösteren el feneri şeklinde küçük bir el sonarı vardır ya da vardı.
• INSS (entegre navigasyon sonar sistemi) için ⓘ

Yukarı bakan sonar

Yukarı bakan bir sonar (ULS), deniz yüzeyine doğru bakan, yukarı dönük bir sonar cihazıdır. Aşağı bakan sonarla benzer amaçlarla kullanılır, ancak deniz buzu kalınlığını, pürüzlülüğünü ve konsantrasyonunu ölçmek veya dalgalı denizler sırasında kabarcık bulutlarından hava sürüklenmesini ölçmek gibi bazı benzersiz uygulamaları vardır. Genellikle okyanusun dibine demirler ya da 100 m gibi sabit bir derinlikte gergin bir hat üzerinde yüzer. Ayrıca denizaltılar, AUV'ler ve Argo şamandırası gibi şamandıralar tarafından da kullanılabilirler. ⓘ

Pasif sonar

Pasif sonar iletim yapmadan dinler. Genellikle askeri ortamlarda kullanılmakla birlikte, çeşitli su ortamlarında varlık/yokluk çalışmaları için balıkların tespit edilmesi gibi bilim uygulamalarında da kullanılmaktadır - pasif akustik ve pasif radara da bakınız. En geniş kullanımda, bu terim uzaktan üretilen sesi içeren neredeyse tüm analitik teknikleri kapsayabilir, ancak genellikle su ortamında uygulanan tekniklerle sınırlıdır. ⓘ

Ses kaynaklarının tanımlanması

Pasif sonar, tespit edilen bir sesin kaynağını tanımlamak için çok çeşitli tekniklere sahiptir. Örneğin, ABD gemileri genellikle 60 Hz alternatif akım güç sistemleri kullanmaktadır. Eğer transformatörler ya da jeneratörler gövdeden uygun titreşim yalıtımı olmadan monte edilirse ya da su altında kalırsa, sargılardan gelen 60 Hz'lik ses denizaltıdan ya da gemiden yayılabilir. Tüm Avrupa denizaltıları ve neredeyse diğer tüm ulusların denizaltıları 50 Hz güç sistemlerine sahip olduğundan, bu, milliyetinin belirlenmesine yardımcı olabilir. "Geçici" olarak adlandırılan aralıklı ses kaynakları da (bir anahtarın düşürülmesi gibi) pasif sonar tarafından tespit edilebilir. Yakın zamana kadar deneyimli, eğitimli bir operatör sinyalleri tanımlardı, ancak artık bu işi bilgisayarlar yapabilmektedir. ⓘ

Pasif sonar sistemleri büyük sonik veri tabanlarına sahip olabilir, ancak sonar operatörü genellikle sinyalleri manuel olarak sınıflandırır. Bir bilgisayar sistemi bu veri tabanlarını sıklıkla gemi sınıflarını, eylemleri (örneğin bir geminin hızı ya da bırakılan silahın türü ve kullanılacak en etkili karşı tedbirler) ve hatta belirli gemileri tanımlamak için kullanır. ⓘ

Gürültü sınırlamaları

Araçlardaki pasif sonar, araç tarafından üretilen gürültü nedeniyle genellikle ciddi şekilde sınırlıdır. Bu nedenle birçok denizaltıda pompasız, sessiz konveksiyonla soğutulabilen nükleer reaktörler ya da yine sessiz çalışabilen yakıt hücreleri veya bataryalar kullanılmaktadır. Araçların pervaneleri de minimum gürültü yayacak şekilde tasarlanmış ve hassas bir şekilde işlenmiştir. Yüksek hızlı pervaneler genellikle suda küçük kabarcıklar oluşturur ve bu kavitasyonun belirgin bir sesi vardır. ⓘ

Sonar hidrofonları, su aracının kendisi tarafından üretilen gürültünün etkisini azaltmak için geminin veya denizaltının arkasına çekilebilir. Çekilen üniteler aynı zamanda termoklinle de mücadele eder, çünkü ünite termoklinin üstüne veya altına çekilebilir. ⓘ

Çoğu pasif sonarın ekranı eskiden iki boyutlu bir şelale ekranıydı. Ekranın yatay yönü kerterizdir. Dikey ise frekans ya da bazen zamandır. Bir başka görüntüleme tekniği de frekans-zaman bilgisini kerteriz için renk koduna dönüştürmektir. Daha yeni ekranlar bilgisayarlar tarafından üretilir ve radar tipi plan pozisyon göstergesi ekranlarını taklit eder. ⓘ

Performans tahmini

Aktif sonarın aksine, sadece tek yönlü yayılım söz konusudur. Kullanılan farklı sinyal işleme nedeniyle, tespit edilebilen minimum sinyal-gürültü oranı farklı olacaktır. Pasif bir sonarın performansını belirleyen denklem şöyledir

SL - PL = NL - AG + DT,

Burada SL kaynak seviyesi, PL yayılım kaybı, NL gürültü seviyesi, AG dizi kazancı ve DT algılama eşiğidir. Pasif bir sonarın liyakat değeri şöyledir

FOM = SL + AG - (NL + DT). ⓘ

Performans faktörleri

Bir sonarın algılama, sınıflandırma ve yer belirleme performansı çevreye ve alıcı ekipmana bağlı olduğu kadar aktif bir sonarda verici ekipmana veya pasif bir sonarda hedeften yayılan gürültüye de bağlıdır. ⓘ

Ses yayılımı

Sonarın çalışması, özellikle dikey düzlemde ses hızındaki değişikliklerden etkilenir. Aradaki fark küçük olsa da ses tatlı suda deniz suyuna göre daha yavaş hareket eder. Hız, suyun kütle modülü ve kütle yoğunluğu tarafından belirlenir. Kütle modülü sıcaklık, çözünmüş yabancı maddeler (genellikle tuzluluk) ve basınçtan etkilenir. Yoğunluk etkisi küçüktür. Ses hızı (saniyede feet olarak) yaklaşık olarak şöyledir:

4388 + (11,25 × sıcaklık (°F cinsinden)) + (0,0182 × derinlik (feet cinsinden)) + tuzluluk (binde parça olarak). ⓘ

Deneysel olarak türetilen bu yaklaĢım denklemi normal sıcaklıklar, tuzluluk konsantrasyonları ve çoğu okyanus derinliği aralığı için oldukça doğrudur. Okyanus sıcaklığı derinliğe göre değişir, ancak 30 ila 100 metre arasında genellikle termoklin adı verilen ve daha sıcak yüzey suyunu okyanusun geri kalanını oluşturan soğuk, durgun sulardan ayıran belirgin bir değişiklik vardır. Bu durum sonarın işini zorlaştırabilir, çünkü termoklinin bir tarafından gelen ses termoklin boyunca bükülme ya da kırılma eğilimi gösterir. Termoklin daha sığ kıyı sularında mevcut olabilir. Bununla birlikte, dalga hareketi genellikle su sütununu karıştıracak ve termoklini ortadan kaldıracaktır. Su basıncı da ses yayılımını etkiler: daha yüksek basınç ses hızını artırır, bu da ses dalgalarının daha yüksek ses hızının olduğu bölgeden uzaklaşmasına neden olur. Kırılmanın matematiksel modeline Snell yasası denir. ⓘ

Ses kaynağı derindeyse ve koşullar uygunsa, yayılma 'derin ses kanalında' gerçekleşebilir. Bu, kanaldaki bir alıcıya son derece düşük yayılma kaybı sağlar. Bunun nedeni, sesin kanal içinde hapsolması ve sınırlarda kayıp olmamasıdır. Benzer yayılım uygun koşullar altında 'yüzey kanalında' da meydana gelebilir. Ancak bu durumda yüzeyde yansıma kayıpları söz konusudur. ⓘ

Sığ sularda yayılma genellikle yüzeyde ve dipte tekrarlanan yansıma yoluyla olur ve burada önemli kayıplar meydana gelebilir. ⓘ

Ses yayılımı, yüzeyde ve dipte olduğu gibi suyun kendisinde de emilimden etkilenir. Bu emilim, deniz suyunda birkaç farklı mekanizma ile frekansa bağlıdır. Uzun menzilli sonar, emilim etkilerini en aza indirmek için düşük frekanslar kullanır. ⓘ

Deniz, istenen hedef yankısı veya imzasıyla etkileşime giren birçok gürültü kaynağı içerir. Başlıca gürültü kaynakları dalgalar ve gemiciliktir. Alıcının su içindeki hareketi de hıza bağlı düşük frekanslı gürültüye neden olabilir. ⓘ

Saçılma

Aktif sonar kullanıldığında, denizdeki küçük nesnelerin yanı sıra dipten ve yüzeyden saçılma meydana gelir. Bu önemli bir parazit kaynağı olabilir. Bu akustik saçılma bir arabanın farlarından gelen ışığın siste saçılmasına benzer: yüksek yoğunluklu bir kalem ışını sisi bir dereceye kadar delecektir, ancak daha geniş ışınlı farlar istenmeyen yönlerde çok fazla ışık yayar, bunların çoğu gözlemciye geri saçılır ve hedeften yansıyanları bastırır ("white-out"). Benzer nedenlerden dolayı aktif sonarın saçılmayı en aza indirmek için dar bir hüzmede iletim yapması gerekir.

Deniz altında gösterilen kabarcık bulutları. Kaynaktan.

Sonarın nesnelerden (mayınlar, boru hatları, zooplankton, jeolojik özellikler, balıklar vb.) saçılması, aktif sonarın onları nasıl tespit ettiğidir, ancak bu yetenek, yanlış hedeflerden gelen güçlü saçılma veya "dağınıklık" ile maskelenebilir. Gaz kabarcıkları oluştukları yerlerde (kırılan dalgaların altında; gemi sallantılarında; deniz dibindeki sızıntı ve sızıntılardan yayılan gazda vb) güçlü dağınıklık kaynaklarıdır ve hedefleri kolayca gizleyebilirler. TWIPS (Twin Inverted Pulse Sonar) şu anda bu dağınıklık sorununun üstesinden gelebilen tek sonardır.

Kabarcıklı suda bir hedefi bulmada Standart Sonar ve TWIPS'in karşılaştırılması. Ref'den uyarlanmıştır.

Yakın geçmişteki birçok çatışma kıyı sularında meydana geldiğinden ve mayınların mevcut olup olmadığının tespit edilememesi askeri gemiler için tehlike ve gecikmelere yol açtığından ve ayrıca çatışma sona erdikten uzun süre sonra bölgeyi desteklemeye çalışan konvoylara ve ticari gemilere yardım etmek için bu önemlidir. ⓘ

Hedef özellikleri

Denizaltı gibi aktif bir sonarın hedefinin ses yansıtma özellikleri hedef gücü olarak bilinir. Balinalar, dalgalar, balık sürüleri ve kayalar gibi denizdeki diğer nesnelerden de yankılar elde edilmesi bir komplikasyondur. ⓘ

Pasif sonar hedefin yayılan gürültü özelliklerini tespit eder. Yayılan spektrum, sınıflandırma için kullanılabilecek belirli frekanslarda tepe noktaları olan sürekli bir gürültü spektrumundan oluşur. ⓘ

Karşı önlemler

Aktif (motorlu) karşı tedbirler saldırı altındaki bir gemi tarafından gürültü seviyesini yükseltmek, büyük bir sahte hedef sağlamak ve geminin kendi imzasını gizlemek için fırlatılabilir. ⓘ

Pasif (yani elektriksiz) karşı tedbirler şunları içerir:

• Gürültü üreten cihazların izolasyon cihazları üzerine monte edilmesi.
• Denizaltıların gövdelerinde ses emici kaplamalar, örneğin anekoik karolar. ⓘ

Askeri uygulamalar

Modern deniz savaşlarında suda yüzen gemiler, uçaklar ve sabit tesislerden hem pasif hem de aktif sonar kullanılmaktadır. Dünya Savaşı'nda su üstü gemileri tarafından aktif sonar kullanılmasına rağmen, denizaltılar varlıklarını ve konumlarını düşman kuvvetlerine ifşa etme potansiyeli nedeniyle aktif sonar kullanmaktan kaçınmışlardır. Bununla birlikte, modern sinyal işlemenin ortaya çıkışı, pasif sonarın arama ve tespit operasyonları için birincil araç olarak kullanılmasını sağlamıştır. 1987'de Japon Toshiba şirketinin bir bölümünün Sovyetler Birliği'ne denizaltı pervane kanatlarının frezelenerek daha sessiz hale getirilmesini sağlayan ve böylece yeni nesil denizaltıların tespit edilmesini zorlaştıran makineler sattığı bildirilmiştir. ⓘ

Aktif sonarın bir denizaltı tarafından kerteriz belirlemek için kullanılması son derece nadirdir ve denizaltının atış kontrol ekibine yüksek kalitede kerteriz ya da menzil bilgisi vermeyecektir. Bununla birlikte, su üstü gemilerinde aktif sonar kullanımı çok yaygındır ve denizaltılar tarafından taktik durum, düşman bir denizaltının konumunu belirlemenin kendi konumlarını gizlemekten daha önemli olduğunu gerektirdiğinde kullanılır. Su üstü gemilerinde, tehdidin gemiyi uydu verileriyle zaten takip ettiği varsayılabilir çünkü sonarın yayıldığı yerin etrafındaki herhangi bir gemi yayını tespit edecektir. Sinyali duyduktan sonra, kullanılan sonar ekipmanını (genellikle frekansı ile) ve konumunu (ses dalgasının enerjisi ile) tanımlamak kolaydır. Aktif sonar radara benzer, çünkü belirli bir menzildeki hedeflerin tespit edilmesine izin verirken, aynı zamanda yayıcının çok daha büyük bir menzilde tespit edilmesini sağlar, ki bu istenmeyen bir durumdur. ⓘ

Aktif sonar operatörün varlığını ve konumunu ortaya çıkardığından ve hedeflerin tam olarak sınıflandırılmasına izin vermediğinden, hızlı (uçaklar, helikopterler) ve gürültülü platformlar (çoğu su üstü gemisi) tarafından kullanılır, ancak nadiren denizaltılar tarafından kullanılır. Aktif sonar su üstü gemileri veya denizaltılar tarafından kullanıldığında, tespit edilme riskini en aza indirmek için tipik olarak aralıklı periyotlarda çok kısa sürelerle etkinleştirilir. Sonuç olarak, aktif sonar normalde pasif sonarın yedeği olarak kabul edilir. Uçaklarda aktif sonar, uçağın devriye alanına ya da olası düşman sonar temaslarının yakınına bırakılan tek kullanımlık sonoboylar şeklinde kullanılır. ⓘ

Pasif sonarın en önemlisi sessiz olması olmak üzere çeşitli avantajları vardır. Hedefin yaydığı gürültü seviyesi yeterince yüksekse, aktif sonardan daha geniş bir menzile sahip olabilir ve hedefin tespit edilmesini sağlar. Herhangi bir motorlu nesne bir miktar gürültü çıkardığından, yayılan gürültü seviyesine, alandaki ortam gürültü seviyesine ve kullanılan teknolojiye bağlı olarak prensipte tespit edilebilir. Basitleştirmek gerekirse, pasif sonar onu kullanan geminin etrafını "görür". Bir denizaltıda, buruna monte edilen pasif sonar, geminin hizasını merkez alan yaklaşık 270°'lik yönleri, her iki tarafta yaklaşık 160°'lik gövdeye monte edilmiş diziyi ve tam 360°'lik çekili diziyi algılar. Görünmeyen alanlar geminin kendi parazitinden kaynaklanmaktadır. Belirli bir yönde bir sinyal tespit edildiğinde (bu, bir şeyin o yönde ses çıkardığı anlamına gelir, buna geniş bant tespiti denir), alınan sinyali yakınlaştırmak ve analiz etmek mümkündür (dar bant analizi). Bu genellikle sesi oluşturan farklı frekansları göstermek için bir Fourier dönüşümü kullanılarak yapılır. Her motor belirli bir ses çıkardığından, nesneyi tanımlamak kolaydır. Benzersiz motor seslerinin veri tabanları akustik istihbarat veya ACINT olarak bilinen şeyin bir parçasıdır. ⓘ

Pasif sonarın bir başka kullanımı da hedefin yörüngesini belirlemektir. Bu sürece hedef hareket analizi (TMA) denir ve sonuçta elde edilen "çözüm" hedefin menzili, rotası ve hızıdır. TMA, sesin farklı zamanlarda hangi yönden geldiğini işaretleyerek ve hareketi operatörün kendi gemisinin hareketiyle karşılaştırarak yapılır. Bağıl hareketteki değişiklikler, sınırlayıcı durumlarla ilgili bazı varsayımlarla birlikte standart geometrik teknikler kullanılarak analiz edilir. ⓘ

Pasif sonar gizlidir ve çok kullanışlıdır. Ancak, yüksek teknolojili elektronik bileşenler gerektirir ve maliyetlidir. Algılamayı geliştirmek için genellikle pahalı gemilere diziler şeklinde yerleştirilir. Su üstü gemileri bunu iyi bir şekilde kullanır; denizaltılar tarafından daha da iyi kullanılır ve denizaltılar termal katmanlar altında gizlenebildiğinden, çoğunlukla "sürpriz etkisi" için uçaklar ve helikopterler tarafından da kullanılır. Bir denizaltının komutanı yalnız olduğuna inanırsa, teknesini yüzeye yaklaştırabilir ve tespit edilmesi daha kolay olabilir ya da daha derine ve daha hızlı gidebilir ve böylece daha fazla ses çıkarabilir. ⓘ

Askeri kullanımdaki sonar uygulamalarına örnekler aşağıda verilmiştir. Bir sonraki bölümde verilen sivil kullanımların çoğu denizcilikte de uygulanabilir. ⓘ

Denizaltı karşıtı savaş

Değişken derinlikli sonar ve vinci ⓘ

Yakın zamana kadar, gemi sonarları genellikle ya geminin ortasına ya da baş tarafına monte edilen dizilerle yapılıyordu. İlk kullanımlarından kısa bir süre sonra akış gürültüsünü azaltacak bir araca ihtiyaç duyulduğu anlaşıldı. İlk olarak bir çerçeve üzerinde brandadan yapılmış, daha sonra çelik olanlar kullanılmıştır. Artık kubbeler genellikle güçlendirilmiş plastik veya basınçlı kauçuktan yapılmaktadır. Bu tür sonarlar öncelikle aktif olarak çalışırlar. Geleneksel gövdeye monte sonarlara bir örnek SQS-56'dır. ⓘ

Gemi gürültüsü sorunları nedeniyle, çekili sonarlar da kullanılmaktadır. Bunlar suda daha derine yerleştirilebilme avantajına sahiptir, ancak sığ suda kullanımlarında sınırlamalar vardır. Bunlara çekili diziler (doğrusal) veya 2/3D dizili değişken derinlikli sonarlar (VDS) denir. Bir sorun da bunları yerleştirmek/kurtarmak için gereken vinçlerin büyük ve pahalı olmasıdır. VDS setleri öncelikle aktif olarak çalışırken, çekilen diziler pasiftir. ⓘ

Modern bir aktif-pasif gemi çekili sonar örneği Thales Underwater Systems tarafından üretilen Sonar 2087'dir. ⓘ

Torpidolar

Modern torpidolar genellikle aktif/pasif bir sonar ile donatılmıştır. Bu, doğrudan hedefe yöneltmek için kullanılabilir, ancak uyanık güdümlü torpidolar da kullanılır. Akustik güdümlü torpidoların ilk örneklerinden biri Mark 37 torpidosudur. ⓘ

Torpido karşı tedbirleri çekili ya da serbest olabilir. İlk örneklerden biri Alman Sieglinde cihazıyken, Bold kimyasal bir cihazdı. Yaygın olarak kullanılan bir ABD cihazı çekili AN/SLQ-25 Nixie iken, mobil denizaltı simülatörü (MOSS) serbest bir cihazdı. Nixie sistemine modern bir alternatif Birleşik Krallık Kraliyet Donanması S2170 Suüstü Gemisi Torpido Savunma sistemidir. ⓘ

Mayınlar

Mayınlar, gerekli hedefi tespit etmek, yerini belirlemek ve tanımak için bir sonar ile donatılabilir. CAPTOR mayını buna bir örnektir. ⓘ

Mayın karşı önlemleri

Bazen "mayın ve engellerden kaçınma sonarı (MOAS)" olarak da adlandırılan mayın karşı tedbir (MCM) sonarı, küçük nesneleri tespit etmek için kullanılan özel bir sonar türüdür. Çoğu MCM sonarı gövdeye monte edilir ancak birkaç tipi VDS tasarımlıdır. Gövdeye monte MCM sonarına örnek olarak Tip 2193 verilebilirken, SQQ-32 mayın avlama sonarı ve Tip 2093 sistemleri VDS tasarımlardır. ⓘ

Denizaltı navigasyonu

Denizaltılar suda radar kullanamadıkları için su üstü gemilerinden daha büyük ölçüde sonara güvenirler. Sonar dizileri gövdeye monte edilebilir veya çekilebilir. Tipik donanımlar hakkında bilgi Oyashio sınıfı denizaltı ve Swiftsure sınıfı denizaltı kitaplarında verilmiştir. ⓘ

Uçaklar

AN/AQS-13 Daldırma sonarı bir H-3 Sea King'den konuşlandırıldı ⓘ

Helikopterler aktif-pasif sonoboylar yerleştirerek ya da AQS-13 gibi daldırma sonarlarını çalıştırarak denizaltı karşıtı savaş için kullanılabilir. Sabit kanatlı uçaklar da sonoboylar yerleştirebilir ve bunları yerleştirmek için daha fazla dayanıklılığa ve kapasiteye sahiptir. Sonoboylardan ya da daldırma sonarından elde edilen veriler uçakta ya da gemide işlenebilir. Daldırma sonarı günlük koşullara uygun derinliklere yerleştirilebilme avantajına sahiptir. Helikopterler ayrıca AQS-20A gibi çekili sonarların kullanıldığı mayın karşı tedbir görevlerinde de kullanılmaktadır. ⓘ

Sualtı iletişimi

Su altı iletişimi için gemilere ve denizaltılara özel sonarlar takılabilir. ⓘ

Okyanus gözetimi

Amerika Birleşik Devletleri 1950 yılında Amerikan Telefon ve Telgraf Şirketi (AT&T), Bell Laboratuarları araştırma ve Western Electric üretim kuruluşları ile geliştirme ve kurulum için sözleşme yaparak Ses Gözetleme Sistemi (SOSUS) adı altında pasif, sabit okyanus gözetleme sistemleri sistemine başladı. Sistemler, derin ses kanalı olarak da bilinen SOFAR kanalını kullanıyordu; bu kanalda minimum ses hızı, düşük frekanslı sesin binlerce mil yol kat ettiği bir dalga kılavuzu oluşturuyordu. Analiz, sesi, konuşma analizi için geliştirilen ve düşük frekanslı su altı seslerini analiz etmek için modifiye edilen sesin zaman-frekans analizini temsil eden görsel bir spektrograma dönüştüren bir AT&T ses spektrografına dayanıyordu. Bu süreç Düşük Frekans Analizi ve Kaydı, ekipman da LOFAR kısaltmasıyla Düşük Frekans Analizörü ve Kaydedicisi olarak adlandırıldı. LOFAR araştırması Jezebel olarak adlandırıldı ve hava ve su üstü sistemlerinde, özellikle de bu süreci kullanan ve bazen adlarında "Jezebel" geçen sonoboylarda kullanılmasına yol açtı. Önerilen sistem uzun menzilli denizaltı tespiti konusunda öyle umut vaat ediyordu ki Donanma uygulama için derhal harekete geçilmesini emretti. ⓘ

Lofargram yazarları, her bir dizi ışını için bir tane, NAVFAC nöbet katında. ⓘ

Bir test dizisinin kurulmasının ardından 1951'de tam ölçekli, kırk elemanlı, prototip bir operasyonel dizinin kurulması ile 1958 arasında Atlantik'te ve ardından Pasifik'te sınıflandırılmamış Project Caesar adı altında sistemler kuruldu. Orijinal sistemler, gizli görevlerini yerine getirmek için "okyanus araştırması" yaptığı açıklanan Donanma Tesisi (NAVFAC) olarak adlandırılan gizli kıyı istasyonlarında sonlandırıldı. Sistem, dizilerin okyanus havzalarına kurulmasına olanak tanıyan daha gelişmiş kablo ve yükseltilmiş işleme ile birçok kez yükseltildi. Kıyı istasyonları bir konsolidasyon sürecinde ortadan kaldırıldı ve diziler 1990'lara kadar merkezi işlem merkezlerine yönlendirildi. 1985'te yeni mobil diziler ve diğer sistemlerin faaliyete geçmesiyle birlikte kolektif sistemin adı Entegre Denizaltı Gözetleme Sistemi (IUSS) olarak değiştirildi. 1991 yılında sistemin görevinin gizliliği kaldırıldı. Bir yıl önce IUSS amblemlerinin takılmasına izin verildi. Bilimsel araştırmalar için bazı sistemlere erişim izni verildi. ⓘ

Benzer bir sistemin Sovyetler Birliği tarafından işletildiğine inanılmaktadır. ⓘ

Sualtı güvenliği

Sonar, kurbağa adamları ve diğer tüplü dalgıçları tespit etmek için kullanılabilir. Bu, gemilerin çevresinde veya liman girişlerinde uygulanabilir. Aktif sonar aynı zamanda caydırıcı ve/veya devre dışı bırakıcı bir mekanizma olarak da kullanılabilir. Bu tür cihazlardan biri Cerberus sistemidir. ⓘ

AN/PQS-2A el sonarı, çıkarılabilir yüzdürme yakası ve manyetik pusula ile gösterilmiştir ⓘ

El tipi sonar

Limpet mayın görüntüleme sonarı (LIMIS), devriye dalgıçlarının (savaş kurbağa adamları veya temizleme dalgıçları) düşük görüş mesafeli sularda limpet mayınlarını aramaları için tasarlanmış, elde tutulan veya ROV'a monte edilen bir görüntüleme sonarıdır. ⓘ

LUIS, bir dalgıç tarafından kullanılmak üzere başka bir görüntüleme sonarıdır. ⓘ

Entegre navigasyon sonar sistemi (INSS) dalgıçlar için menzili gösteren el feneri şeklinde küçük bir el sonarıdır. ⓘ

Kesişme sonarı

Bu, düşman aktif sonarlardan gelen yayınları tespit etmek ve yerini belirlemek için tasarlanmış bir sonardır. Bunun bir örneği İngiliz Vanguard sınıfı denizaltılarına takılan Tip 2082'dir. ⓘ

Sivil uygulamalar

Balıkçılık

Balıkçılık, talebin arttığı önemli bir sektördür, ancak ciddi kaynak sorunlarının bir sonucu olarak dünya av tonajı düşmektedir. Sektör, sürdürülebilir bir noktaya ulaşılana kadar dünya çapında konsolidasyonun devam edeceği bir gelecekle karşı karşıya. Bununla birlikte, balıkçılık filolarının konsolidasyonu sensörler, iskandiller ve sonarlar gibi sofistike balık bulma elektroniklerine olan talebi artırmaktadır. Tarihsel olarak balıkçılar balık bulmak ve hasat etmek için birçok farklı teknik kullanmışlardır. Ancak akustik teknoloji, modern ticari balıkçılığın gelişmesinin arkasındaki en önemli itici güçlerden biri olmuştur. ⓘ

Bir balığın hava dolu yüzme kesesi deniz suyundan farklı bir yoğunluğa sahip olduğu için ses dalgaları balıklar arasında sudan farklı bir şekilde hareket eder. Bu yoğunluk farkı, yansıyan ses kullanılarak balık sürülerinin tespit edilmesini sağlar. Akustik teknolojisi özellikle su altı uygulamaları için çok uygundur çünkü ses su altında havadakinden daha uzak ve daha hızlı hareket eder. Günümüzde ticari balıkçı gemileri balıkları tespit etmek için neredeyse tamamen akustik sonar ve iskandillere güvenmektedir. Balıkçılar ayrıca su derinliğini, dip konturunu ve dip kompozisyonunu belirlemek için aktif sonar ve yankı iskandili teknolojisini kullanmaktadır. ⓘ

Bir balık bulucu sonarın kabin ekranı ⓘ

eSonar, Raymarine, Marport Canada, Wesmar, Furuno, Krupp ve Simrad gibi şirketler derin deniz ticari balıkçılık endüstrisi için çeşitli sonar ve akustik aletler üretmektedir. Örneğin, ağ sensörleri çeşitli su altı ölçümleri yapar ve bilgileri gemideki bir alıcıya geri iletir. Her sensör, özel işlevine bağlı olarak bir veya daha fazla akustik dönüştürücü ile donatılmıştır. Veriler sensörlerden kablosuz akustik telemetri kullanılarak iletilir ve tekneye monte edilmiş bir hidrofon tarafından alınır. Analog sinyallerin kodu çözülür ve dijital bir akustik alıcı tarafından yüksek çözünürlüklü bir monitörde grafiksel gösterim için bir köprü bilgisayarına iletilen verilere dönüştürülür. ⓘ

Yankı sondajı

Yankı sondajı, gemi ve teknelerin altındaki suyun derinliğini belirlemek için kullanılan bir işlemdir. Bir tür aktif sonar olan yankı sondajı, akustik bir darbenin doğrudan deniz tabanına iletilmesi, iletim ve yankının geri dönüşü arasındaki sürenin ölçülmesi, dibe çarptıktan ve menşe gemisine geri döndükten sonra. Akustik darbe, geri dönen yankıyı da alan bir transdüser tarafından yayılır. Derinlik ölçümü, sesin sudaki hızının (saniyede ortalama 1.500 metre) yayılma ve yankı dönüşü arasındaki süreyle çarpılmasıyla hesaplanır. ⓘ

Sualtı akustiğinin balıkçılık endüstrisi için değeri, yankıölçerlere benzer şekilde çalışan ancak işlevleri ilk yankıölçer modelinden biraz farklı olduğu için farklı terimler verilen diğer akustik aletlerin geliştirilmesine yol açmıştır. ⓘ

Ağ konumu

Ağ iskandili, teknenin tabanı yerine ağın başlığına monte edilmiş bir transdüsere sahip bir yankı iskandilidir. Bununla birlikte, normal bir yankı iskandiline göre çok daha büyük olan dönüştürücü ile ekran ünitesi arasındaki mesafeyi karşılamak için birkaç iyileştirme yapılması gerekir. İki ana tip mevcuttur. Birincisi, sinyallerin bir kablo boyunca gönderildiği kablo tipidir. Bu durumda, operasyonun farklı aşamaları sırasında kablonun çekileceği, vurulacağı ve istifleneceği bir kablo tamburu bulunmalıdır. İkinci tip, Marport'un Trol Explorer'ı gibi, sinyallerin ağ ile tekneye monte edilmiş alıcı-hidrofon arasında akustik olarak gönderildiği kablosuz ağ dürbünleridir. Bu durumda kablo tamburu gerekmez ancak transdüser ve alıcıda sofistike elektronikler gereklidir. ⓘ

Ağ iskandili üzerindeki ekran, yankı-sondörün tekneye monte edilmiş transdüserinde olduğu gibi suyun derinliğinden ziyade ağın dipten (veya yüzeyden) uzaklığını gösterir. Ağın başlığına sabitlenmiş olan ayak halatı genellikle görülebilir ve bu da ağın performansını gösterir. Ağa geçen balıklar da görülebilir ve böylece mümkün olan en fazla balığı yakalamak için ince ayarlar yapılabilir. Ağdaki balık miktarının önemli olduğu diğer balıkçılıkta, ağın morina ucuna çeşitli konumlarda yakalama sensörü dönüştürücüleri monte edilir. Morina ucu doldukça bu av sensörü dönüştürücüleri teker teker tetiklenir ve bu bilgi akustik olarak teknenin köprüüstündeki ekran monitörlerine iletilir. Kaptan daha sonra ağın ne zaman çekileceğine karar verebilir. ⓘ

Ağ iskandilinin çok elemanlı transdüserler kullanan modern versiyonları yankı iskandilinden ziyade sonar gibi çalışır ve ilk ağ iskandillerinin kullandığı dikey görünüm yerine ağın önündeki alanın dilimlerini gösterir. ⓘ

Sonar, teknenin etrafındaki balıkları veya diğer nesneleri gösterebilen yönlü bir özelliğe sahip bir yankı iskandilidir. ⓘ

ROV ve UUV

Uzaktan kumandalı araçlara (ROV'lar) ve insansız su altı araçlarına (UUV'ler) karanlık koşullarda çalışabilmeleri için küçük sonarlar takılmıştır. Bu sonarlar aracın ilerisini görmek için kullanılır. Uzun Vadeli Mayın Keşif Sistemi MCM amaçlı bir UUV'dir. ⓘ

Araç konumu

İşaretçi görevi gören sonarlar, denizde bir çarpışma durumunda yerlerinin tespit edilmesini sağlamak için uçaklara takılır. LBL gibi yer tespiti için kısa ve uzun bazlı sonarlar kullanılabilir. ⓘ

Görme engelliler için protez

2013 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde bir mucit, ultrasonik sensörler ve dokunsal geri bildirim sistemleriyle donatılmış, giyen kişiyi gelen tehditlere karşı uyaran ve gözleri bağlıyken bile saldırganlara karşılık vermelerini sağlayan "örümcek hissine sahip" bir giysiyi tanıttı. ⓘ

Bilimsel uygulamalar

Biyokütle tahmini

Balıkların ve diğer deniz ve su canlılarının tespiti ve aktif sonar teknikleri kullanılarak bireysel boyutlarının veya toplam biyokütlelerinin tahmin edilmesi. Ses darbesi suda ilerlerken, balık gibi çevredeki ortamdan farklı yoğunlukta veya akustik özelliklere sahip nesnelerle karşılaşır ve sesi ses kaynağına doğru geri yansıtır. Bu yankılar balık boyutu, konumu, bolluğu ve davranışı hakkında bilgi sağlar. Veriler genellikle Echoview gibi çeşitli yazılımlar kullanılarak işlenir ve analiz edilir. ⓘ

Dalga ölçümü

Dalga yüksekliği ve periyodu ölçümleri yapmak için tabana veya bir platforma monte edilmiş yukarı bakan bir yankı iskandili kullanılabilir. Buradan, bir konumdaki yüzey koşullarının istatistikleri türetilebilir. ⓘ

Su hızı ölçümü

Su hızının ölçülebilmesi için özel kısa menzilli sonarlar geliştirilmiştir. ⓘ

Dip tipi değerlendirmesi

Deniz tabanını örneğin çamur, kum ve çakıl olarak karakterize etmek için kullanılabilecek sonarlar geliştirilmiştir. Yankı iskandilleri gibi nispeten basit sonarlar, yankı parametrelerini tortu türüne dönüştüren eklenti modülleri aracılığıyla deniz tabanı sınıflandırma sistemlerine terfi ettirilebilir. Farklı algoritmalar mevcuttur, ancak hepsi yansıyan iskandil pinglerinin enerjisindeki veya şeklindeki değişikliklere dayanmaktadır. Gelişmiş substrat sınıflandırma analizi, kalibre edilmiş (bilimsel) ekosounderlar ve akustik verilerin parametrik veya bulanık mantık analizi kullanılarak elde edilebilir. ⓘ

Batimetrik haritalama

Multibeam ve yandan taramalı sonar operasyonları yürüten hidrografik araştırma gemisini gösteren grafik ⓘ

Yandan taramalı sonarlar, sonarı tabanın hemen üzerinde hareket ettirerek deniz tabanı topografyasının (batimetri) haritalarını çıkarmak için kullanılabilir. GLORIA gibi düşük frekanslı sonarlar kıta sahanlığı çapında araştırmalar için kullanılırken, yüksek frekanslı sonarlar daha küçük alanların daha ayrıntılı araştırmaları için kullanılmaktadır. ⓘ

Alt taban profili oluşturma

Okyanus tabanının üst katmanlarının profillerini çıkarmak için güçlü düşük frekanslı yankı-sondaları geliştirilmiştir. En yeni cihazlardan biri Innomar'ın SES-2000 quattro çoklu transdüser parametrik SBP'sidir ve örneğin Puck Körfezi'nde sualtı arkeolojik amaçlar için kullanılmaktadır ⓘ

Deniz tabanından gaz kaçağı tespiti

Gaz kabarcıkları deniz tabanından ya da yakınından birden fazla kaynaktan sızabilir. Bunlar hem pasif hem de aktif sonar ile tespit edilebilir (şematik şekilde sırasıyla sarı ve kırmızı sistemlerle gösterilmiştir).

Deniz tabanından (doğal sızıntılar ve CCSF sızıntıları) ve gaz boru hatlarından gelen kabarcıkların aktif (kırmızı) ve pasif (sarı) sonarla tespiti, ref'den alınmıştır.

Doğal metan ve karbondioksit sızıntıları meydana gelir. Gaz boru hatları sızıntı yapabilir ve Karbon Yakalama ve Depolama Tesislerinden (CCSF'ler; örneğin çıkarılan atmosferik karbonun depolandığı tükenmiş petrol kuyuları) sızıntı olup olmadığını tespit edebilmek önemlidir. Sızan gaz miktarının ölçülmesi zordur ve aktif ve pasif sonar kullanılarak tahminler yapılabilse de, sonar verilerinden bu tür tahminler yapmanın doğasında var olan varsayımlar nedeniyle bunların doğruluğunu sorgulamak önemlidir. ⓘ

Sentetik açıklıklı sonar

Laboratuvarda çeşitli sentetik açıklıklı sonarlar yapılmış ve bazıları mayın avlama ve arama sistemlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Çalışmalarına ilişkin bir açıklama sentetik açıklıklı sonar bölümünde verilmiştir. ⓘ

Parametrik sonar

Parametrik kaynaklar, iki yüksek frekans arasındaki fark frekansını oluşturmak için suyun doğrusal olmayan özelliğini kullanır. Sanal bir uç ateş dizisi oluşturulur. Böyle bir projektör geniş bant genişliği, dar hüzme genişliği avantajlarına sahiptir ve tam olarak geliştirildiğinde ve dikkatlice ölçüldüğünde belirgin yan lobları yoktur: bkz Parametrik dizi. En büyük dezavantajı ise sadece yüzde birkaç gibi çok düşük bir verimliliğe sahip olmasıdır. P.J. Westervelt bu konudaki eğilimleri özetlemektedir. ⓘ

Dünya dışı bağlamlarda sonar

Çeşitli dünya dışı kullanımlar için hem pasif hem de aktif sonar kullanımı önerilmiştir. Aktif sonar kullanımına örnek olarak Titan'daki hidrokarbon denizlerinin derinliğinin belirlenmesi, pasif sonar kullanımına örnek olarak da Titan'daki metan çöküntülerinin tespit edilmesi verilebilir, ⓘ

Dünyevi (atmosfer, okyanus, mineral) ortamlar ile dünya dışı ortamlar arasındaki farklar dikkate alınmadan sonar kullanımını öneren tekliflerin hatalı değerlere yol açabileceği belirtilmiştir ⓘ

Ekolojik etki

Deniz memelileri üzerindeki etkisi

Bir kambur balina ⓘ

Araştırmalar, aktif sonar kullanımının deniz memelilerinin toplu olarak karaya vurmasına yol açabileceğini göstermiştir. Karaya vurmalarda en sık rastlanan kayıp olan gagalı balinaların orta frekanslı aktif sonara karşı son derece hassas olduğu görülmüştür. Mavi balina gibi diğer deniz memelileri de sonarın kaynağından kaçarken, yunusların karaya vurmasının en olası nedeninin donanma faaliyeti olduğu öne sürülmüştür. Çalışmaların bir kısmını finanse eden ABD Donanması, bulguların gerçek zararı değil, sadece sonara karşı davranışsal tepkileri gösterdiğini, ancak "yeni araştırma bulguları ışığında deniz memelilerini koruyucu önlemlerin etkinliğini değerlendireceklerini" söyledi. ABD Yüksek Mahkemesi'nin 2008 yılında ABD Donanması tarafından sonar kullanımına ilişkin verdiği bir kararda, sonarın bir deniz memelisine zarar verdiğinin ya da öldürdüğünün kesin olarak gösterildiği hiçbir vaka olmadığı kaydedilmişti. ⓘ

Balinalar ve yunuslar gibi bazı deniz hayvanları, avcıların ve avlarının yerini belirlemek için bazen biyosonar olarak adlandırılan ekolokasyon sistemlerini kullanır. Güney Kaliforniya Körfezi'nde sonarın mavi balinalar üzerindeki etkileri üzerine yapılan araştırmalar, orta frekanslı sonar kullanımının balinaların beslenme davranışını bozduğunu göstermektedir. Bu durum, sonar kaynaklı beslenme bozukluğunun ve yüksek kaliteli av alanlarından uzaklaşmanın balina avlanma ekolojisi, bireysel zindelik ve popülasyon sağlığı üzerinde önemli ve daha önce belgelenmemiş etkileri olabileceğini göstermektedir. ⓘ

Sonarın kullanıldığı deniz tatbikatlarıyla bağlantılı gagalı balinaların toplu karaya vurmalarına ilişkin kanıtların gözden geçirildiği bir rapor 2019 yılında yayımlanmıştır. Orta frekanslı aktif sonarın etkilerinin Cuvier gagalı balinaları üzerinde en güçlü olduğu, ancak bireyler veya popülasyonlar arasında değişiklik gösterdiği sonucuna varılmıştır. İnceleme, bireysel hayvanların tepkisinin gücünün daha önce sonara maruz kalıp kalmadıklarına bağlı olabileceğini ve karaya vuran balinalarda sonara bu tür bir tepkinin sonucu olabilecek dekompresyon hastalığı semptomlarının bulunduğunu öne sürdü. Daha önce çok sayıda karaya vurma vakasının rapor edildiği Kanarya Adaları'nda, bölgede sonarın kullanıldığı deniz tatbikatlarının yasaklanmasının ardından artık toplu karaya vurma vakalarının meydana gelmediğine dikkat çekmiş ve yasağın toplu karaya vurma vakalarının yaşanmaya devam ettiği diğer bölgelere de genişletilmesini tavsiye etmiştir. ⓘ

Balıklar üzerindeki etkisi

Yüksek yoğunluklu sonar sesleri bazı balıkların işitme eşiğinde küçük ve geçici bir kayma yaratabilir. ⓘ

Frekanslar ve çözünürlükler

Sonarların frekansları infrasonikten bir megahertzin üstüne kadar değişir. Genel olarak, düşük frekanslar daha uzun menzile sahipken, yüksek frekanslar daha iyi çözünürlük ve belirli bir yönlülük için daha küçük boyut sunar. ⓘ

Makul bir yönlülük elde etmek için, 1 kHz'in altındaki frekanslar genellikle büyük boyut gerektirir ve genellikle çekilen diziler olarak elde edilir. ⓘ

Düşük frekanslı sonarlar gevşek bir şekilde 1-5 kHz olarak tanımlanır, ancak bazı donanmalar 5-7 kHz'i de düşük frekans olarak kabul eder. Orta frekans 5-15 kHz olarak tanımlanır. Başka bir ayrım tarzı ise düşük frekansı 1 kHz'in altında, orta frekansı ise 1-10 kHz arasında kabul eder. ⓘ

Amerikan İkinci Dünya Savaşı dönemi sonarları, oldukça küçük dönüştürücülerle yönlülük elde etmek için 20-30 kHz gibi nispeten yüksek bir frekansta çalışıyordu ve tipik maksimum çalışma menzili 2500 yd idi. Savaş sonrası sonarlar daha uzun menzil elde etmek için daha düşük frekanslar kullandı; örneğin SQS-4 5000 yd'ye kadar menzil ile 10 kHz'de çalıştı. SQS-26 ve SQS-53 20.000 yd'ye kadar menzil ile 3 kHz'de çalıştı; kubbeleri, geleneksel gövde sonarları için bir üst boyut sınırı olan yaklaşık 60 ft'lik bir personel botu boyutundaydı. Gövde üzerine yayılmış konformal sonar dizisi ile daha büyük boyutlara ulaşmak şimdiye kadar etkili olmamıştır, bu nedenle daha düşük frekanslar için doğrusal veya çekili diziler kullanılır. ⓘ

Japon 2. Dünya Savaşı sonarları çeşitli frekanslarda çalışmıştır. 30 inçlik kuvars projektörlü Tip 91, 9 kHz'de çalışıyordu. Daha küçük kuvars projektörlü Tip 93, 17.5 kHz'de (model 5 16 veya 19 kHz manyetostriktif) 1.7 ila 2.5 kilowatt arasında güçlerde ve 6 km'ye kadar menzilde çalışıyordu. Alman tasarımı manyetostriktif transdüserlere sahip daha sonraki Tip 3, 13, 14.5, 16 veya 20 kHz'de (modele göre), ikiz transdüserler kullanarak (üç tekli olan model 1 hariç), 0.2 ila 2.5 kilowatt'ta çalışıyordu. Basit tipte, osilatör yerine kapasitif deşarj ile tahrik edilen 0.25 kW'lık 14.5 kHz manyetostriktif transdüserler kullanılmış ve menzil 2.5 km'ye kadar çıkmıştır. ⓘ

Sonarın çözünürlüğü açısaldır; daha uzaktaki nesneler yakındakilere göre daha düşük çözünürlükle görüntülenir. ⓘ

Başka bir kaynak, yan tarama sonarları için frekanslara karşı aralıkları ve çözünürlükleri listeler. 30 kHz 1000-6000 m aralığında düşük çözünürlük sağlar, 100 kHz 500-1000 m'de orta çözünürlük sağlar, 300 kHz 150-500 m'de yüksek çözünürlük sağlar ve 600 kHz 75-150 m'de yüksek çözünürlük sağlar. Daha uzun menzilli sonarlar suyun homojen olmamasından daha olumsuz etkilenir. Bazı ortamlar, tipik olarak kıyılara yakın sığ sular, birçok özelliğe sahip karmaşık bir araziye sahiptir; buralarda daha yüksek frekanslar gerekli hale gelir. ⓘ

Ayrıca bakınız

• Akustik Doppler akım profilleyici
• Akustik konum
• Akustik etiket
• Baffles (denizaltı)
• Bistatik sonar
• Deniz memelilerinin karaya vurması
• Dalgıç algılama sonarı
• Yankı sondajı
• Balık bulucu
• Ultrasonik dönüştürücüler için kullanılan piezoelektrik bir malzeme olan kurşun zirkonat titanat veya PZT
• Gordon Eugene Martin, sonar fizikçisi
• Okyanus akustik tomografisi
• Pasif radar
• Radar
• Yansıma sismolojisi
• Bilimsel ekosounder
• Yandan taramalı sonar
• SOFAR kanalı
• Denizaltı navigasyonu
• Sentetik açıklıklı sonar
• Tonpilz
• Çekili dizi sonar
• Sualtı akustiği
• Yukarı bakan sonar ⓘ

Genel bibliyografya

• Dring, Thomas R. (Mart 2018). "Dik Bir Öğrenme Eğrisi: Sonar Teknolojisi, Eğitimi ve Taktiklerinin İkinci Dünya Savaşı'nda ABD Donanması Denizaltı Karşıtı Savaşının İlk Yıllarına Etkisi". Warship International. LV (Ocak 2018): 37-57. ISSN 0043-0374.
• Hackmann, Willem. Seek & Strike: Sonar, Denizaltı Karşıtı Savaş ve Kraliyet Donanması 1914-54. Londra: Her Majesty's Stationery Office, 1984. ISBN 0-11-290423-8.
• Hackmann, Willem D. "Sonar Araştırmaları ve Deniz Harbi 1914-1954: Bir Yirminci Yüzyıl Biliminin Örnek Olay İncelemesi" (abonelik gereklidir). Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 16#1 (Ocak 1986) 83-110. doi:10.2307/27757558.
• Urick, R. J. (1983). Principles of Underwater Sound (3. baskı). Los Altos: Peninsula Yayıncılık. ISBN 9780932146625. OCLC 1132503817. ⓘ

Balıkçılık akustiği referansları

• Washington Üniversitesi'nde Balıkçılık Akustiği Araştırması (FAR)
• Balıkçılık Akustiği Araştırmaları için NOAA Protokolleri
• Acoustics Unpacked Archived 2017-09-16 at Wayback Machine-Kaynak değerlendirmesi için tatlı su hidroakustiği için "nasıl yapılır" harika bir referans
• "BALIKÇILIK VE SU EKOLOJISINDE AKUSTIK"
• "Hidroakustik Protokol - Göller, Rezervuarlar ve Ova Nehirleri" (balık değerlendirmesi için)
• Simmonds, E. John, ve D. N. MacLennan. Balıkçılık Akustiği: Teori ve Uygulama, ikinci baskı. Balık ve su kaynakları serisi, 10. Oxford: Blackwell Science, 2003. ISBN 978-0-632-05994-2. ⓘ