Sonar http://science.howstuffworks.com/submarine4.htm

SONAR KAMER IN DUIKBOOT http://science.howstuffworks.com/submarine4.htm SONAR KAMER IN DUIKBOOT

Inleiding Sonar staat voor ‘Sound Navigation and Ranging’. Deze technologie gebruikt geluidsgolven om de locatie van objecten in de oceaan op te speuren. De simpelste sonarapparaten zenden een geluidspuls uit en berekenen hoe lang het duurt vooralleer de echo van het geluid, dat werd teruggekaatsts, terug bij de sonar is. De ‘ping’ geluiden uit een onderzeeër klinken iedereen ongetwijfeld bekend in de oren. Meer gesophisticeerde sonars geven bijkomende informatie over o.a. richting of afmetingen van objecten. Sonar werd ontwikkeld tijdens de WO I als hulpmiddel om duikboten en ijsbergen te localiseren. Maar de mens was niet de eerste die sonar gebruikte. Bepaalde dieren zoals dolfijnen en vleermuizen zijn ermee geboren. Tijdens WO II ging deze technologie snel vooruit en vandaag gebruiken vissers,ingenieurs en wetenschappers deze apparatuur voor hun onderzoek.

Inhoud 1. SONAR - Gebruik - Echopeiling 2. ECHOLOCATIE ALS 6e ZINTUIG - Walvisachtigen - Frequentiesignalen - Orgaan - Uitzondering 3. SOORTEN 1. Loden zonder echo 2. Singlebeam sonar 3. Multibeam sonar 4. Sidescan sonar 5. Hydrofoons 4. TERREIN MODELLING 5. TOEPASSING VISVANGST

Echopeiling of -loding = lokalisering d.m.v. weerkaatst geluid 1. SONAR (Sound Navigation and Ranging) GEBRUIK Sonar wordt gebruikt om afstand tot de zeebodem en objecten onderwater te meten zoals b.v. naderende schepen, vissen, scheepswrakken, mijnen.. ECHOPEILING Echopeiling of -loding = lokalisering d.m.v. weerkaatst geluid Sonar stuurt geluidspulsen (Eng.:‘ping’) naar de bodem of een object onderwater. Het geluid botst tegen zeebodem of object aan en kaatst als echo terug naar de sonar. Om de afstand te kennen berekent men de tijd tussen emissie en ontvangst. lINK NAAR GELUID/ http://omp.gso.uri.edu/work1/gallery/tech/at/s1.htm SONARGELUID

(‘kliks’ed. van verschillende frequenties) 2. ECHOLOCATIE ALS 6e ZINTUIG WALVISACHTIGEN maken gebruik van sonarsysteem om voedsel, familie en weg in soms donker en troebel water te vinden. FREQUENTIESIGNALEN tussen 160 -200 Db. (200,000 Hz) ORGAAN sturen geluid vanuit ‘melon’ (luchtzakken in hoofd) en ontvangen echo via onderkaak. Vetachtige substantie leidt geluid van daar naar intern oor waar het door de hersenen wordt geïnterpreteerd. UITZONDERING? Ook landdieren hebben sonar zoals b.v. vleermuizen, nachtvlinders, ... STUURT GELUIDEN (‘kliks’ed. van verschillende frequenties) 3. ONTVANGT ECHO MET LOCATIE VIS 2. GELUIDSTRILLINGEN KAATSEN TERUG OP VIS ILLUSTRATIE HERWERKT NAAR http://www.exploratorium.edu/theworld/sonar/images/sonar.gif Vleermuis: http://www.techna.nl/Geluid/vleermuizen/vleermuizen.htm Dolphijn: http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/bionb424/students/ckr5/index.html

3. SOORTEN 3.1 LODEN ZONDER ECHO ‘LODEN’ Zonder technologische apparatuur werd vroeger de diepte onder schip gemeten door lang touw met loden gewicht eraan tot op de bodem te laten zakken. De hoeveelheid touw onderwater was dan gelijk aan de diepte van de zee op die plaats. Deze dieptes werden dan op kaart getekend. De metingen waren niet nauwkeurig doordat het gewicht niet recht naar de bodem kon gaan, zeker niet door de kracht van stromingen, en omdat het schip steeds in beweging was. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/nl/e/ed/TekeningPieter.jpg

geluidsnelheid onderwater 3.2 SINGLEBEAM SONAR TECHNIEK sonar stuurt verticale geluidspulsen naar zeebodem om afstand tot bodem of object te meten. AFSTAND TOT BODEM = geluidsnelheid onderwater (+/- 1500 m/sec.) X helft van gemeten tijd GEBRUIK -door schepen om diepte van water te meten -door visserschepen om vissen te localiseren EIGENSCHAPPEN De meest eenvoudige sonartechniek. De verworven data is niet zo nauwkeurig als bij de andere technieken. WATER- OPPERVLAK ZEEBODEM APPARATUUR OP SCHIP http://www.archis.nl/content%5Cimg%5Cafb04.jpg DIEPTE = 18.4 M

3.3 MULTIBEAM SONAR TECHNIEK Deze sonar stuurt verschillende geluidspulsen onder meerdere hoeken naar zeebodem om afstand te meten. De berekening is hier veel moeilijker omdat men rekening moet houden met verschil in geluidssnelheden. Die worden berekend door een geluidssnelheidmeter. GEBRUIK wordt in de meest uiteenlopende onderzoeksdomeinen gebruikt: hydrografie (maken zeekaarten), geologisch onderzoek, ... EIGENSCHAPPEN zeer nauwkeurig (tot op 1%) http://www.ti.kviv.be/conf/hydro%2006/antwerpen17.html Onder: http://www.moc.noaa.gov/ru/3-d_points_rude.jpg

3.4 SIDESCAN SONAR TECHNIEK Met deze sonar maakt men een soort onderwaterluchtfoto’s die naast elkaar worden gekleefd. GEBRUIK zoeken van obstakels zoals wrakken, inspectie van pijpleidingen en onderwaterconstructies, ... EIGENSCHAPPEN Nauwkeurig tot 2-3% van diepte Grote voordeel is de bijna fotografische kwaliteit. Details kunnen goed waargenomen worden (beter dan Multibeam sonar) VULKANEN 3 UUR OPNAMES INTERVAL 100 m http://www.divediscover.whoi.edu/hottopics/mr1.html bathymetrische en akoestische beelden van kleine underzeese vulkanen (bovenaan) en abyssale vlaktes (onderaan) in de Noord-Pacifische oceaan ABYSSALE VLAKTE 20 km

BOOT STUURT ’PING’OM NAAR WEERKAATSING TE LUISTEREN Plaatsing van multibeam en sidescan sonar BOOT STUURT ’PING’OM NAAR WEERKAATSING TE LUISTEREN 2 SLEEPT ACHTER SCHIP Bron NOAA 1 HANGT AAN SCHIP

3.5 HYDROFOON TECHNIEK Men stuurt geluidspulsen naar meerdere hydrofoons (=instrument om geluidssignalen onderwater op te vangen). Het geluid wordt net zoals bij microfoons, in elekriciteit opgezet. De ontvangsttijd naar de verschillende hydrofoons wordt gemeten en berekend. GEBRUIK Om de afmetingen van het driedimensionaal object onderwater te kennen. De hydrofoons kunnen ook als onderwaterluidspreker worden gebruikt waarbij ze elektriciteit omzetten naar geluid. http://www.divediscover.whoi.edu/hottopics/aha-pic3.html

2. DIGITAAL TERREINMODEL 4. TERREIN MODELLING http://mbdata.whoi.edu/mbdata.html 1. BATHYMETRISCHE KAART VAN ONDERZOEKSGEBIED 2. DIGITAAL TERREINMODEL VAN ONDERZOEKSGEBIED

3D Modelleren naar 3D-kaarten betekent het genereren van de tweedimensionale kaarten naar driedimensionale geometrische ruimte. Deze ruimte is driedimensionaal indien ze een lengte, een breedte en een hoogte(of diepte) heeft: drie dimensies. De plaats van een object binnen deze drie-dimensionale ruimte wordt aangegeven door deze drie getallen. Het verplaatsen van een object kan in drie richtingen: voor- of achteruit, naar links of naar rechts, en naar boven of naar beneden. Drie richtingen die onderling loodrecht op elkaar staan - drie dimensies. Illustratie boven s: http://www.moc.noaa.gov/rb/graphics/blake.jpg onder : http://archsubgras.free.fr/technique/pbathymetrie.html

5. TOEPASSING VISVANGST De sonar kan horizontale tot 8000 m ver uitzenden om vissen of plankton te localiseren. Ook onder het schip kan de sonar verticale golven aan bepaalde frequenties uitzenden. De akoestische signalen worden als kleuren of vlekken aan boord op een monitor voorgesteld. Links: http://www.sonarimaging.com/sonarimaging.html Rechts: http://www.fadio.ird.fr/sonars.htm

Onderzoekers maken gebruik van deze methode om bijvoorbeeld het gedrag van een bepaalde soort te bestuderen. Hiernaast maken ook vissers gebruik van de sonar. Op deze manier is het makkelijk om een school vissen op te sporen en te vangen. SCHOOL TONIJN ‘PAALTJES’HARING http://www.fadio.ird.fr/sonars.htm