مهندسی تکثیر و پرورش آبزیان

بسم الله الرحمن الرحيم

دستگاه ماهي ياب (fish finder)

Fish finder یا ماهی یاب ابزاریست که پایه و اساس آن همان دستگاههای سونار در زیر دریائیهاست،بدین طریق که با ارسال امواج صوتی در زیر آب و محاسبه زمان بازگشت همان امواج دو فاکتور وجود و یا عدم وجود مانع و همچنین فاصله آنرا تخمین میزند که با ایجاد فناوری نوین، این دستگاهها هم کوچکتر ساخته میشوند و هم عملکردی بهتر نسبت به اجداد خود دارند

در حال حاضر میتوان ماهی یاب ها را به دو گروه اصلی تقسیم کردكه عبارتند از:

1-ماهی یابهای صنعتی

این نوع در کشتی های صیادی مورد استفاده قرار میگیرد و دارای قدرت زیاد و همچنین تفکیک دقیق نوع ماهی می باشد که با کمک دستگاههای GPS مسیر گله های ماهی را نیز تشخیص می دهد و کشتی متواند در بهترین موقعیت اقدام به صید نماید.

2-ماهی یابهای اسپرت یا پرتابل

این وسیله که به خاطر اسپرت بودن آن باید به راحتی توسط نفر قابل حمل باشد دارای جثه کوچکی است و قادر است فاصله ماهی، عمق غوطه وری و اندازه تقریبی آنرا به مصرف کننده اعلام کند

البته در این بین ماهی یابهایی نیز ساخته شده که قابلیت اتصال آن به زیر قایقهای ماهیگیران ورزشی را نیز دارد و میتوان با این ابزار این ورزش مفرح را پر نشاط تر کرد و از رفتار ماهی در موقعیتهای مختلف آگاهی یافت ویا از موانع زیر آب اجتناب کرد

ماهی یاب قابل حمل

ماهی یاب شما شامل یک مبدل ترکیبی و پایه برای نصب سنسور سونار می باشد. مبدل دارای سوراخ هایی برای نصب می باشد که می توانید آن را روی هر سطح صاف، بدنه کشتی و یا میله مناسبی نصب نمایید. مبدل قابل جابجایی است و تا 180 درجه قابل تنظیم است.

این ماهی یاب برای تعیین موقعیت ماهی و عمق آب در قایق و یا در یخ نیز بکار می رود.

TN/ANTI – UV LCDDisplay                                                                   
Green LEDBacklighting
4AAA alkaline batteriesPower
Feet / meter Measurement                                   
45 degreesSensor beam angle
100M / 328FeetDepth rang Max
0.4M / 1.3FeetDepth rang Min
-20°C-70°COperational Temperature

این محصول برای دوستداران ماهیگیری طراحی شده است. این دستگاه را می توانید در رودخانه، دریاچه، و یا دریا استفاده کنید. ماهی یاب به شما در پیدا کردن ماهی و فهمیدن عمق آب کمک می کند و باعث لذت بردن شما از ماهیگیری می شود.

2- معرفی تئوری ردیابی صوتی (سونار):

تکنولوژی سونار بر پایه امواج صوتی است. این سیستم از سونار برای موقعیت یابی و تعیین ساختار، حد فاصل زیر آب و ترکیب اجزای سازنده بعلاوه تعیین عمق دقیق زیر مبدل استفاده می کند. مبدل یک سیگنال موج صوتی ارسال می کند و با اندازه گیری زمان ارسال بین مبدل و شیء مورد ردیابی فاصله را تعیین می کند. آنگاه از سیگنال منعکس شده برای تفسیر موقعیت، اندازه و ترکیب شیء استفاده می کند

.نمای صفحه نمایش: گزینه هایی که در صفحه نمایش می بینید به شرح ذیل خواهد بود:

راه اندازی با کلیدهای فشاری و تنظیمات:

Power: سیستم را روشن می کند.

Setup: بعنوان کلید تنظیمات عمل می کند.

Enter: بعنوان کلید تأیید عمل می کند.  

برای ورود از simulation mode به normal mode، دستگاه باید خاموش شود.

خصوصیت power off اتوماتیک: صفحه نمایش زمانیکه برای مدت 5 دقیقه بطور مداوم "—" را بخواند بصورت اتوماتیک خاموش  خواهد شد.       

تنظیمات عملکردی:

کلید set up را برای 3 ثانیه فشرده نگهدارید، شاخص حساسیت شروع به چشمک زدن می کند. کلید چرخه set up را بزنید. هر یک از شاخص ها به ترتیب برای تنظیم شدن شروع به چشمک زدن می کنند که می توانید کلید Enter را برای فعال یا غیرفعال کردن خصوصیت در حال اجرا فشار دهید. در صورتیکه هیچ کلیدی زده نشود، صفحه نمایش بعد از 5 ثانیه به حالت نرمال در می آید

نمایش عمق و ماهی:

عمق خوانی:

پس از اینکه کلید Power زده شد و سنسور سونار در آب قرار گرفت، نمایش عمق در گوشه سمت راست ظاهر خواهد شد. در صورتیکه عمق از این پارامترها (1.3~328feet/0.4-100meters) بیشتر باشد عمق خوانی "—" را نشان خواهد داد.  

نکته: این طرز عمق خوانی ممکن است در آب های خیلی کثیف و یا جایی که پر گل و لای و لجن باشد هم رخ دهد. سونار سیگنالی صوتی است که در در آب به گردش در می آید. سونار قابلیت عبور از هوا را ندارد. در هنگام استفاده از دستگاه ماهی یاب دقت داشته باشید که حتی وجود کوچک ترین حباب هوا بین سنسور سونار و آب باعث ایجاد اختلال در کار دستگاه خواهد شد.

نمایش ماهی:

در صورتیکه ماهی یاب تعیین کند که سونار یک ماهی ردیابی کرده است، صفحه نمایش یک آیکون ماهی شکل را نمایش خواهد داد. ستون اول شاخص های ماهی در سمت راست صفحه رایجترین اطلاعات را نمایش می دهد. هنگامیکه ماهی خوانی جدیدی به نمایش در آید این ستون به سمت چپ منتقل خواهد شد. آیکون ماهی در هر 5 ثانیه حرکت می کند

نکته: شاخص های ماهی با یک سرعت یکنواخت از راست به چپ حرکت می کنند. این حرکت، حرکت واقعی ماهی را نشان نمی دهد. برای اندازه گیری عمق ماهی از سنسور سونار از شاخص عمق ماهی استفاده کنید. این عمل می تواند با به آب اندازی عمق خوان تا 10 انجام گیرد. این عدد نمایانگر مقدار هر باکس است. (بعنوان مثال: عمق 200 فوت است، سمبل ماهی در باکس پنجم از بالا ظاهر می شود.) این بدین معنی است که ماهی از سطح آب 100 فوت فاصله دارد.

نمایش گياهان دريايي: صفحه نمایش وجود گياهان را در سه مرحله کوتاه، متوسط و بلند نشان می دهد و همچنین توده های ماسه، سنگ و یا درختچه را نیز در سه مقدار کوچک، متوسط و بزرگ نشان می دهد.  

ثابت کردن سنسور سونار:

درپوش پلاستیکی را بیرون بیاورید، جسم شناور را طوری تنظیم کنید که 7 تا 10 اینچ یا به مقدار دلخواه با سنسور فاصله داشته باشد. درپوش پلاستیکی را با محکم فشار دادن آن در جسم شناور قرار دهید. جسم شناور سنسور باید طوری تنظیم شود که از سنسور حداقل 7 اینچ فاصله داشته باشد.

سنسور سونار را به داخل آب پرت کنید و آن را در محلی که مایلید ماهیگیری کنید شناور سازید. برای پرت کردن ابتدا سنسور سونار و جسم شناور را در دست بگیرید و سپس بصورت ساده آن را پرت کنید. سنسور را با کابل آن پرتاب نکنید چون ممکن است خسارت غیرقابل تعمیری را به دستگاه وارد کنید. قبل از پرت کردن دقت کنید کابل دور خودش یا چیز دیگری نپیچیده باشد.  

ماهی یاب شما شامل یک مبدل ترکیبی و پایه برای نصب سنسور سونار می باشد. مبدل دارای سوراخ هایی برای نصب می باشد که می توانید آن را روی هر سطح صاف، بدنه کشتی و یا میله مناسبی نصب نمایید. مبدل قابل جابجایی است و تا 180 درجه قابل تنظیم است.

برای هدایت سنسور سونار به موقعیت دلخواه از یک پایه استفاده نمایید و یا به کابل اجسام شناور دیگری هم اضافه کنید تا روی آب شناور بماند

7- ماهیگیری در قایق یا یخ:

7.1 ماهیگیری در قایق:

7.1.1 طبق دستورالعمل قبلی سنسور را پرت کنید تا در آب شناور شود.

7.1.2 مبدل را به بدنه قایق وصل کنید.

7.1.3 با ژل مواد نفتی سنسور سونار را مستقر کنید و آن را برخلاف بدنه با یک حرکت چرخشی فشار دهید.

نکته: اگر در زمان استفاده از یکی از این روش ها عمق خوانی علامت "—" را نشان داد، سنسور سونار را مستقیماً در آب بگذارید تا از عملکرد درست ماهی یاب اطمینان حاصل کنید. در صورتیکه وقتی مستقیماً درآب است درست عمل کرد آنگاه جای سنسور سونار را در بدنه عوض کنید و روش 7.1.3 را تکرار نمایید. اگر هنوز روی تمام نقاط بدنه درست کار نمی کند، ممکنست مجبور شوید برای عملکرد صحیح سنسور را مستقیماً در آب قرار دهید.

اكوساندر (Echo  sounders )

اكوساندرهاي نافوق صوت امروزه به طور گسترده براي اندازه گيري اعماق دريا مورد استفاده قرار مي گيرند .

اساس كار اكوساندرها ارسال پالسهاي كوتاه مافوق صوت از طريق آنتن آب كه برروي قايق متصل است كار مي نمايد (Transducer). و برخورد آن به بستر (Transducer ) زمان رفت و برگشت پالس بين  آنتن زير آبي دريا و انعكاس از آن مجددا"به انتن زير آبي بر مي گردد ،اندازه گرفته مي شود .با معلوم بودن سرعت صوت در آب بعداز اعمال تصحيحات لازم ،امكان محاسبه عمق آب ،وجود خواهد داشت

تنظيم ( Calibration)

بي دقتي هاي ناشي از استفاده غير صحيح اكوساندر ها به خاطره اعتماد زياد به اين دستگاه ها، مشابه هم نمي باشد بنابراين نكاتي وجود دارد كه موجب بروز خطا هاي بزرگ مي گردد . فرورفتگي آنتن زير آبي در داخل آب در اثر فرورفتگي قايق به علت سرعت (Squat)،پيچينگ (Pitchang )،رولينگ (Roling)،هوينگ (Heaving) و وزن قايق ، تغيير مي يابد .

قبل از عمق يابي فاصله آنتن زير آبي (Trancducer) كه معمولا"در بدنه قايق هيدروگراف نصب شده است ،مي بايست بررسي گردد كه آيا ميتواند با توجه به ميزان بار قايق و غلظت آب كه به طور گسترده در يك منطقه تغيير مي يابد ، باعث اختلاف در اعماق بوجود مي آورد .ايت اصلاحات مي بايست بطور دوره اي با تقاضايي شرايط محيطي ،صورت گيرد .

در مدخل بنادر تنظيم دستگاه مي بايست بطور سيستماتيك قبل از هر عمق يابي صورت گيرد .از آنجائيكه شوري اب و درجه حرارت آن ممكن است بطور قابل توجهب در مابين جزر و مد متفاوت باشد ،لذا اصلاحات مي بايست حداقل يكبار در طول عمليات صورت گيرد .

بارچك (Bar check)

بارچك  (Bar check)دقيقترين سيستم تنظيم دستگاه اكوساندر مي باشد . ليكن انجام بار چك قدري مشكل مي باشد .در اين شرايط اعمال تنظيمات با وصل آنتن (Transducer) به دستگاه عمق ياب و يك صحفه منعكس كننده با قرار دادن در عمق هاي مختلف ، امكان پذير مي گردد .

سرعت قايق در امر عمق يابي يك فاكتور مهم مي باشد ،صرف نظر از اندازه قايق ،وقتي كه درحال حركت است ايجاد فرورفتگي در آب (Squat) مي نمايد كه اثر گذاري قابل توجهي در آبخور قايق خواهد داشت (ممكن است 2/0 متر وقتي كه سرعت قايق 10 گره باشد )

تاُثيرات رولينگ و پيچينگ ممكن است دربعضي مواقع قابل توجه باشد ،بعنوان مثال عمق يابي در يك شيب يا نزديكي آن مستلزم دقت زياد دارد ،نياز به اكوساندر هاي با پرتو افكني باريك خواهد داشت .

نوعي از تصحيح كننده ها رابراي ازبين بردن كليه خطاهاي ناشي از زواياي مختلف ثابت با (Transducers) رولينگ و پيچينگ مي توان بكار برد . آنتن هاي زير آبي برروي صحفه موبايل با امواج الكترونيكي يا (Swiceling) حركت آزاد جايروسكوپ درروي قايق هاي بزرگ هيدروگرافي ف كاربرد دارند.

ممكن است اثر قابل توجهي در دقت عملكرد هيدروگرافي در (Heaving)همچنين وجود دارد ،مي گذارد كه اين حالت بطور (Swell) منطقه اي كه داراي موج بوده مداوم در كانالهاي خارجي در بنادر بزرگ رخ مي دهد .

چهار روش براي ازبيم بردن (Hwaving):

1-محافظت از تكان خوردن بطور دستي وجود دارد

2-محاغظت از تكان خوردن بوسيله كامپيوتر

3-اصلاحات لازم از طريق اعمال فرمولهاي رياضي

4-اصلاح به وسيله تنظيم كننده هوينگ (Heaving)

فركانس پالس و پهناي پرتو (Pluse Frequency and Beam Width):اكوساندرهاي مدرن با فركانس هاي مافوق صوت از 5 تا 700 كيلو هرتز كار مي كند و اغلب در دو فركانس بطور همزمان عمل مي نمايند .امواجي كه از طريق فركانس زياد ارسال مي گردند  داراي انر‍ژي كم مي باشد كه ازطريق بستر دريا كه غلظت كمتر دارد فمنعكس مي گردند . درحاليكه امواجي كه ازطريق فركانس پائين ارسال مي گردند از لايه هاي كه داراي غلظت كم هستند عبور كرده و ازلايه هاي سخت تر انعكاس مي يابند . انتخاب فركانس بر پايه ماهيت بستر دريا براي دقت عمق يابي ،حائز اهميت مي باشد . بعنوان مثال در كانال دسترسي بنادر در محلي كه داراي لايه هاي گلي مي باشد استفاده از فركانس 700 كليوهرتز يا بيشتر از سطح گل سيال را فراهم مي سازد ودر صورت استفاده از فركانس 300 كليو هرتزي انعكاس هاي مختلفي از داخل لايه هاي گلهاي سيال پديد خواهد آمد .

دقت و فراواني عمق ها

دقت يكي از اهداف عمق يابي در شرايط غالب در طول عمق يابي مي باشد . خطاي مجاز براي دقت در عمق يابي در مناطق آبهاي بسته مي بايست كمتر ار 1 درصد اندازه عمق باشد ،اين خطا شامل كاليبرسيون اكوساندر ، شرايط دريا و اصلاحات جزرو مد را شامل مي گردد .

فراواني عمق يابي (فواصل جداسازي خطوط اعماق و فضاي بين عمق هاي ثبت شده در طول اين خطوط)

پارمترهائي هستند كه اهداف را مشخص مي نماييد .جهت هاي خطوط عمق يابي مي بايست تعيين شود ،معمولا"بازاويه قائمه بر محور خطوط منحنهاي تراز كانال دسترسي ،مشخص مي شود . اكو ساندر اعماق اندازه گيري شده را بصورت مداوم بر روي چارت (كاغذ) بطور انالوگ يا ديجيتال برروي نوار مغناطيسي يا ديسك ،ثبت مي نمايد

پرتو افكني سوناري (Sonar seewping)

پرتو افكني سوناري (Sonar seewping) و برش مقطعي با استفاده از مغناطيس سنج (Megnetometer  Profiling) .

سايد اسكن سونار را عمق ياب حاشيه پرداز ، تعريف مي نمايند . آنتن زير آبي (Transducers) مي تواند بطور يدك توسط قايق هيدروگراف كشيده يا در كف كشتي تعبيه مي شود . آنتن ها با  زاويه بسته در هر دوطرف قايق امواج  مي فرستند .

سطح پوشش از 75 تا 150 متر ميباشد كليه خطوط عمق يابي مي بايست به ترتيب لبه روي همديگر را تا صددرصد بپوشانند .دو دستگاه fish كه در سطح برابر و تقريبا"در 10%برد قرار گيرند . سه نوع فركانس مورد استفاده قرار مي گيرد ،فركانس50 هرتز براي كارهاي شناسائي ،فركانس 100هرتز اغلب براي هيدروگرافي عادي و فركانس 500هرتز براي بررسي جزئيات فمورد استفاده قرار مي گيرند.

سونار :

سونار (sonar) ، ناوبری و تشخیص فاصله توسط صوت ( sound navigation and ranging) ، تکنولوژی است که با استفاده از انتشار صدا در زیر آب قادر به شناسایی دیگر ناوها یا کشتی ها است . در انگلستان این تکنولوژی با نام ASDIC ( 1948) شناخته شده است .

تاریخچه :

در سال 1906 ، اولین سونار غیر فعال جهت شناسایی توده های یخ توسط لوییس نیکسون اختراع گردید . در جنگ جهانی اول به علت نیاز به شناسایی اهداف دریایی تمایل به استفاده از سونار افزایش یافت . پاول دانکوین فرانسوی به همراه کنستانتین چلوسکی روس موفق به اختراع اولین سونار فعال در سال 1915 شدند . اگرچه مبدل های پیزوالکتریک نسبت به این سونار ترجیح داده شدند ، اما در جای خود این نوع سونارها آینده روشنی را در علم رادار شناسی باز کردند .

در سال 1916 زیر نظر بخش تحقیقاتی و اختراعات ناوگان دریایی بریتانیا ، رابرت بویل ( فیزیکدان کانادایی) ، پروژه ای را بر عهده گرفت و با تشکیل کمیته تحقیقاتی تشخیص ضدزیر دریایی ( یا زیردریایی )،

 ( submarine detection investigation committee (anti or alied  ) موفق به ساخت نمونه آزمایشی شدند که با نام مخفف ASDIC شناخته می شود .

درسال 1918 انگلیس و ایالات متحده متفقا موفق به ساخت سیستم های مجهز به سونارفعال گشتند ، ودرسال 1923 تولید این نوع سیستم ها به طور رسمی آغاز گشت . تکنیک تشخیص نابودگرهای سیستم هایی که مجهز به تکنیک ASDIC بودند در سال 1922 ساخته شد .

پس از جنگ جهانی دوم ناوگان آمریکا اقدام به تولید کشتی ها و زیر دریایی های که دارای فناوری معروف به ماهی کوچک بودند ، کرد .

سونار فعال ( active sonar) :

سونار فعال با ایجاد پالس های صوتی (معروف به پینگ) ، وسپس گوش دادن به پالس بازگشتی عمل میکند . برای تشخیص فاصله از هدف ، شخص می تواند مدت زمان بین دریافت و ارسال پالس را اندازه گیری کند. برای اندازه گیری جهت و راستای هدف می توان از هیدروفونیک های متعدد (hydrofonic) استفاده کرده ، و سپس زمان دریافت پالس توسط هر یک از این هیدروفون ها را اندازه گرفت ، و با مقایسه این زمان ها به راحتی می توان جهت و راستای هدف را تعیین نمود .

پالس ارسالی ممکن است دارای فرکانس ثابت بوده یا دارای چهچهه ای (chirp ) از تغییرات فرکانس حامل باشد . درحالت دوم ما شاهد تغییر نامطلوب در بسامد حامل موج پیوسته هستیم . و میتوان از روش فشرده سازی برای دست یابی به سیگنالی با باند باریک و عاری از فرکانس های نامطلوب استفاده کرد . درعمل هنگامی که سیگنال ما از نوع چهچهه ای است مدت زمان دریافت سیگنال افزایش میابد . در نتیجه ما سیگنال دریافتی را با انرژی کمتری نسبت به زمانی که سیگنال ما دارای یک فرکانس بود دریافت می کنیم . در حالت کلی رابطه بین فرکانس و مسافت بدین صورت است که برای مسافت های طولانی از فرکانس های ضعیف تری استفاده می شود .

در یکی از موارد کاربردی ما از این سونار به عنوان چراغ قوه استفاده می کنیم . از یکی از نقاط زیر زیردریایی یا کشتی سنسور به درون آب فرستاده شده و می تواند فواصل خواسته شده را اندازه گیری کند .یگی دیگر از کاربردهای سونار فعال در شناسایی توده ماهیهای درون آب است . یکی دیگر از کاربردهای سونار فعال درعملیات نظامی می باشد و این سونار قادر به ایجاد یک تصویر سه بعدی با وضوح بالا ازمحیط اطراف سونار می باشد .با این وجود از این نوع سونار در عملیات جاسوسی مورد استفاده قرار نمی گیرد .درادامه کاربردهای این نوع سونار را به طور دقیق تر مورد بررسی قرار می دهیم .

از سونار فعال می توان در اندازه گیری عمق دریا استفاده کرد ، که این عملکرد معروف به عمق سنجی آکوستیکی ( echo sounding) است .

از سونارهای فعال معمولا در اندازه گیری مسافت بین دو پاسخگر (transponder ) استفاده میگردد . پاسخ گر وسیله ای است که قادر به دریافت و ارسال پالس های نوع اول ( فرکانس ثابت ) می باشد . ونیز هنگامیکه این پاسخ گر پالسی را دریافت می کند بسته به میزان انرژی پالس دریافتی از خود عکس العمل نشان میدهد . برای اندازه گیری مسافت یکی از پاسخ گرها اقدام به تولید پالس می کند سپس به اندازه گیری مدت زمان ارسال به پاسخگر دیگر و دریافت پالس می پردازد .حال کافی است تنها سرعت صوت ( پالس ارسالی ) را درون آب بدانیم . یعنی در اینجا مدت زمان طی مسافت بین دو پاسخگر اندازه گرفته شده و در سرعت پالس در آب ضرب می کنیم تا مسافت بین دو پاسخگر بدست آید . با بکارگیری پاسخگرهای متعدد ما قادر به شناسایی نسبی موقعیت های اجسام ثابت و متحرک درون آب هستیم .

آنالیز داده های سونار فعال :

 داده های کسب شده توسط سونار فعال با اندازه گیری صوت مشخص شده ، برای یک پریود زمانی کوچک پس از ارسال پینگ ، بدست می آید . مسافتی که پالس تا کف دریا یا هر جسمی که دارای خاصیت بازتابش آکوستیکی ( acoustic reflection) است می تواند با اندازه گیری زمان سپری شده بین ارسال پالس و تشخیص هدف انجام می گیرد . سایر ویرگی هایی راکه می توان از شکل پالس بازگشتی دریافت کرد به صورت زیر است :

در هنگام ارسال پالس به کف دریا یا اقیانوس ، برخی از پالس های بازگشتی با برخورد به فصل مشترک بین آب دریا و محیط خارج از آب مجددا بازتاب پیدا می کنند و برای دومین بار ازکف دریا بازتابیده می شوند . این امواج بازگشتی حامل اطلاعاتی است که بیانگر میزان خاصیت آکوستیکی آن ناحیه ازکف دریا می باشد .

 بسته به میزان ناهمواری کف دریا ما شاهد زمان های متفاوتی از بازکشت پالس ارسالی خواهیم بود . برای زمانی که کف دریا صاف است ، اغلب موج های بازگشتی در یک مسیر باز تابیده میشوند در نتیجه ما شاهد اطلاعاتی حاکی از وجود گیاهان نوک تیز (sharp spike ) درکف دریا هستیم . برای سطوح با ناهمواری بیشتر موج های بازگشتی گستره وسیع تری را به خود اختصاص میدهند ، و بعضی از پالس های بازگشتی پس از چند بازتابش که ناشی از ناهمواری سطح کف دریا میباشد به سونار بازمیگردند .درنتیجه کاهش میزان گیاهان نوکتیز در داده ها بیانگر سطح ناصاف کف دریا می باشد .

 سونار وحیوانات دریایی :

بعضی از حیوانات دریایی نظیر وال ها و دلفین ها ، از سیستمی مشابه سیستم سونار ( پژواک مکانی ) جهت شناسایی دشمنان و نیز شکارها ی خود استفاده می کنند . اما خطر اینکه فعالیت سونار سبب تداخل و اغتشاش در مسیریابی حیوانات میشود وجود دارد ، وشاید از تغذیه مناسب و جفت گیری آنها جلوگیری کند . گزارش اخیر منتشر شده در ژورنال nature بیانگر تاثیر عملکرد نظامی سیستم های سونار در بیماری ودر نتیجه به ساحل آمدن وال ها بود . سونار های فعال که از ارسال پالس برای شناسایی اهداف خود استفاده می کنند به طور غیر مستقیم حیات حیوانات دریایی را به خطر می اندازند ، اگرچه تحقیقات علمی مجموعه ای از این عوامل را موثر می داند . در سال 2000 ، آزمایشی در ناوگان آمریکا با استفاده از فرستنده ای با قدرت 230db ودر فرکانس بین 3-7 khz بر روی 16 وال ها انجام گرفت که منجر به مرگ 7 وال گردید . با این وجود در صورتی که قدرت پالس های ارسالی کم باشد خطری حیات پستانداران دریایی را تهدید نمی کند .

   سونار غیر فعال (passive sonar) :

در این نوع سونار ها تنها عمل گوش دادن (و عدم ارسال پالس ) انجام می شود . ازکاربردهای مهم این سونار می توان به عملیات جاسوسی که از این سونار بهره می برند اشاره کرد .

سرعت صوت :

عملکرد سونار وابسته به سرعت صوت می باشد . سرعت صوت در آب های شیرین آهسته تر از سرعت صوت در آب دریا می باشد . در تمامی آب ها سرعت صوت وابسته به چگالی آب می باشد . چگالی وابسته به پارامترهایی نظیردما واملاح آب ( معمولا میزان شوری آب ) و فشار میباشد . سرعت صوت به طور تقریبی برابراست با :

temperature (in °F)) + (0.0182 × depth (in feet) + salinity (in parts-per-thousand))

که از رابطه بالا جهت فرآیندهایی از قبیل تغلیظ آب و تعیین عمق آب استفاده می شود . دمای آب متناسب با عمق آب از سطح دریا تغییر می کند . اما در عمق 30 تا 100 متری از سطح دریا شاهد تغییرات قابل توجهی هستیم . که به این محدوده دما شیب (themocline) گفته می شود که حد واسطی بین آب گرم تر و آب سردتر است که امواج صدا در این ناحیه طوری خم می شوند که زیر دریایی ها می توانند با پنهان شن در زیر این ناحیه از آشکارشدن بگریزند .

دما شیب مکن است در آبهای سطحی نزدیک ساحل نیز وجود داشته باشد که ما از منظور کردن آن صرف نظر میکنیم .

فشار آب اغلب بر نحوه انتشار صوت اثرگذار است . افزایش فشار باعث افزایش چگالی شده که در نتیجه شاهد افزایش سرعت صوت می باشیم . افزایش سرعت صوت منجر به منکسر شدن آن در برخورد با محیط دیگر می شود .که به آن قانون شکست اسنل گوییم .

امواج صوتی که در جهت پایین به سمت کف اقیانوس تابانده شده بودند به صورت قوس هایی که وابسته به فشار آب میباشند به طرف سطح آب بازتابیده می شوند . اقیانوس باید لا اقل دارای عمق 6000 فوتی باشند یا اینکه امواج به جای اینکه انکسار یابند به طرف بالا پژواک شوند . تحت این شرایط امواج در محدوده ای نزدیک سطح دریا فوکوس میشوند و مجددا به طرف پایین انکسار می یا بند ( به صورت قوس ) هر یک از این قوس ها با نام ناحیه همگرایی ( convergence zone) شناخته می شود . قطر نا حیه همگرایی بسته به دمای آب و میزان املاح آب می باشد .

برای مثال در آتلانتیک شمالی قطر ناحیه همگرایی که به فصل ندازه گیری وابسته بود و به صورت دایره های متحدالمرکز شناخته می شد برابر 33 مایل به دست آمد . در ضمن امواج شناسایی شده در صورتی که دارای خط مستقیم بودند مسافت کمی را به خود اختصاص ددند اما در حالت دوم در فواصل بیش از 100 مایلی قابل شناسایی بودند . با توجه به عواملی از قبیل مسافت دما و موانع راه سیگنال دریافت شده توسط گیرنده دارای انرژی بسیار ضعیف تری نسبت به حالت اولیه بودند که این مشکل با استفاده از سونار های دقیق حل شد .

شناسایی منبع صدا :

سونارهای نظامی زا راه های متعددی برای شناسایی منبع صوت استفاده می کنند . برای مثال ناوگان ایالات متحده از سیستم هایی که با جریان متناوب 60hz کار می کنند بهره می برد . در صورتی که ارسال کننده ها بر روی بدنه کشتی و با ایزولاسیون کامل سوار شده باشند یا اینکه در آب شناور شده باشند یک صوت با فرکانس 60 hz می توان از ژنراتورهای زیردریایی جهت کمک به تعیین اشیاء که اطراف زیردریایی هستند ساتع شوند . به طور قرار دادی اکثر زیردریایی های اروپا از فرکانس 50hz جهت توان سیستم های خود استفاده می کنند . نویز های ادواری نظیر پیچ ها یا تکان هایی که در زیردریایی هنگام افتادن در آب می کنند نیز برای سونار نیز قابل شناسایی است .

سیستم های سونار غیر فعال دارای اطلاعات بسیار مفیدی برای رادار هستند . با این وجود اغلب طبقه بندی های انجام شده به طور دستی و توسط اپراتور انجام می پذیرد . سیستم های کامپیوتری مکررا از اطلاعات پایه جهت تشخیص طبقه بندی کشتی ها سرعت کشتی نوع سلاح استفاده شده و حتی کشتی های خاص استفاده می کنند . داده های طبقه بندی شده مرتبا توسط ناوبر به روز میشود تا اشتباهی در دریافت اطلاعات رخ ندهد .

نویز (noise ) :

سیستم های سونار غیر فعال به علت اغتشاشی که توسط وسیله نقلیه ایجاد می شود دارای محدودیت های بسیار هستند . به این دلیل اغلب زیر دریایی ها دارای واکنش پذیری هسته ای هستند که در نتیجه بدون استفاده از پمپاژها به راحتی می توانند سرد شوند و از انتقال دهنده های گرمای بی صدا یا استفاده از سوخت های فسیلی یا استفاده از باتری هایی که در تمامی حالات می توانند به طور بی صدا به فعالیت بپردازند استفاده کنند . وسایل انتقال دهنده مناسب با کمترین نویز ساتع شده به صورت دقیق طراحی و ماشینیزه می شوند . این انتقال دهنده های مناسب در سرعت های بالا تنها حبابهایی را درون آب ایجاد می کنند و همچنین صدای خفیفی ایجاد میکنند هیدروفونهای سونار های فعال به طور مستور به بدنه کشتی یا زیر دریایی یدک کشیده می شوند تا تاثیر نویز حاصل شده ناشی از خود زیردریایی کاهش یابد . این هیدروفون ها بسته به کاربرد آن ها می توانند در بالای محدوده دماشیب یا پایین آن یدک کشیده شوند .در سالهای زیادی ایالات متحده اقدام به ساخت و جایگزینی سونار های پسیو متعدد در نقاط مختلف اقیانوس های جهان کرد که مجموعه آنها را sosus می نامند . در تمام مت زمانی که عملیات نظامی نظیر اکتشاف انجام می شد آنها به صورت آهسته عمل کرده و به صورت کاملا مخفیانه یدک کشیده میشدند .

اغلب نمایشگر هایی که در سونارهای غیر فعال می بینیم دارای تصاویر دو بعدی هستند . محور افقی بیانگر فرکانس و محور عمودر بیانگر موقعیت رادار است .

سونار در جنگ :

ناوگان ها ي مدرن امروزي به طور گسترده از سونار استفاده مي کننذ دو نوع سوناري که در مباحث قبلي مطرح شد ( سونار هاي فعال و غير فعال ) به طور مکرر مورد استفاده قرار مي گيرند . زمينه فعاليت هاي اين رادار ها بسته به نوع موقعيت ناوها و زيردريايي ها تغيير مي کند و بسته به نوع عملکرد نظامي در زمينه هاي مختلف باهم تفاوت مي کنند . سونار هاي فعال زماني که بتوانند موقعيت هدف را به خوبي تشخيص دهند بسيار مفيد هستند . عملکرد سونارهاي فعال مشابه رادار مي باشد .
پالس صوتي ارسال مي شود سپس امواج صوتي در تمامي مسيرها شروع به حرکت مي کنند . زماني که اين امواج به زمين برخورد ميکنند امواج برخوردکننده در تمام جهات بازتابيده مي شوند . و بعضي از سيگنال هاي بازتابيده شده به سنسور سونار فعال ميرسند . اين سيگنال هاي بازتابيده شده تکنيسين هاي سونار را قادر مي سازد تا به شناسايي پارامتر هايي از قبيل فرکانس سيگنال انرژي سيگنال رسيده شده عمق درجه حرارت آب و درنتيجه موقعيت هدف بپردازند .
اگرچه که استفاده از سونارهي فعال در عمليات نظامي بسيار خطرناک است زيرا به راحتي توسط ناوها و زيردريايي هاي ديگر قابل شناسايي است. براي اينکه نوع سونار ساتع کننده انرژي چيست کافي است تا به سيگنال صوتي ناشي از سونار گوش فرا دهيم (معمولا با استفاده از فرکانس سيگنال هاي رسيده شده به سنسور ) . در نتيجه با استفاده از انرژي دريافتي مي توان موقعيت رادار را شناسايي کرد . سونارهاي فعال قادر به شناسايي اهداف دريک فاصله معين مي باشند اما مشکل اين است که اين رادار توسط شناساگرهاي ديگر در فواصل چندين برابر فاصله شناسايي اين سونارها قابل شناسايي هستند .
اهداف سونار رابطه کمي با محدوده اي که سونار در مرکز آن واقع شده است دارد . به طور نسبي بزرگي سيگنال دريافت شده از سونار ارسالي و نيز مسافت تا هدف وابسته است . و سيگنالها ي رسيده شده به سونار تنها مقدار کمي از اندازه سيگنال هاي ارسالي را به خود اختصاص مي دهند . حتي اگر سيگنال دريافت شده توسط سونار داراي قدرتي مشابه باشند .
▪ مثال زير بيان کننده برخي از مشکلات به وجود آمده است :
فرض کنيم که سونار قابليت ارسال سيگنالي با انرژي ۲۰ وات و دريافت سيگنالي با حداقل انرژي ۵ وات باشد . حال فرض نماييد که در فاصله ۵۰۰ متري انرژي سونار به ميزان ۱۰ وات کاهش يابد . در صورتي که سيگنالي که بازتابيده ميشود به طور کامل بازتابيده مي شود با انرژي بيش تر از ۵ وات به دريافت کننده سيگنال مي رسند سيگنال اصلي داراي انرژي بالاتر از سيگنال با انرژي بيش از ۵ وات در فاصله بين ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ متري است .
اما دراين فاصله سيگنال بازگشتي به سونار داراي انرژي کمتر از ۵ وات است و در نتيجه توسط سنسور قابل شناسايي نيست و در صورتي که از بويه صوتي استفاده کنيم پالس بازگشتي قابل شناسايي است . گيرنده آکوستيکي يا فرستنده آکوستيکي راديويي نصب شده روي بويه که مي تواند از هواپيما يا چتر پايين انداخته شود تا صداهاي زير آبي زير دريا ها را دريافت و آنها را به هواپيما ارسال کند . براي رديابي هدف تعداد زيادي بويه با الگوهايي که داراي مکان هاي معلوم يا مشکوک بوده به حضور هدف فرستاده مي شود که هر بويه سيکنال قابل شناسايي خود را ارسال ميکند .

در نتيجه جهت شناسايي سيگنال بازگشتي دو راه وجود دارد :
۱) سيگنال ارسالي بسيار پر قدرت باشد .
۲) شناساگرها بسيار حساس باشند تا بتوانند حداکثر فاصله رفت و برگشتي را که موج بازگشتي ارسال ميکند تشخيص دهند.
زماني که سونارهاي فعال ايجاد نويز هاي شديد مي کنند در نتيجه کسب اطلاعات توسط آنها ضعيف مي باشد اين نوع تشخيص توسط وسايلي که سکوها بروي آنها نصب مي شوند نظير هواپيما و هلي کوپترها انجام مي گيرد وبه ندرت از زير دريايها يا کشتي ها استفاده مي گردد . زماني که سونارهاي فعال توسط کشتي ها يا زير دريايي ها مورد استفاده قرار مي گيرند اين سونارها بوسيله تحريک هاي کوچک ادواري فعال مي شوند( به وسيله پريود هاي متناوب و به وسيله تحريک هاي ضعيف ) جهت کاهش خطر شناسايي زير دريايي توسط سونارهاي غير فعال دشمن در اغلب موارد سونار فعال به صورت پشتيباني براي سونارهاي غير فعال در نظر گرفته مي شود .
زماني که از هواپيما استفاده مي شود سونارهاي فعال درقالب بويه هاي يک بار مصرف استفاده مي شوند که در هواپيماهاي گشت زني يدک کشيده مي شوند يا در مجاورت يا نزديکي محدوده اي که با سونارهاي دشمن در ارتباط هستند انداخته مي شوند بطور کلي سونارهاي غير فعال داراي محدوده و بست عملکرد گسترده تر نسبت به سونارهاي فعال جهت شناسايي و کسب اطلاعات مورد نظر از هدف هستند .
زماني که هر يک از وسايل موتور ريزه شده توليد بعضي تحريکات مي کنند ممکن است سونار مورد نظر شناسايي شود . جهت بهبود وضعيت شناسايي سونارهاي غير فعال اين سونارها داراي چشمي هستند چشمي مرکزي داراي ديد ۲۷۰ درجه است و دو چشمي ديگر که در دو سمت سونار تعبيه مي شود هر کدام داراي ديد ۱۶۰ ردجه مي باشد در نتيجه سونار داراي ديد ۳۶۰ درجه نسبت به محيط اطراف خودمي گردد.
دراينجابا دو مسئله مواجه مي شويم نخست نويزهاي که زير دريايي توليد مي کند ديگر سيگنالهاي دريافتي رسيده به سونار هنگامي که يک سيگنال در يک جهت مشخص شناسايي مي شود و توسط سونار تعيين مي گردد ( بدين معنا که هر سونار داراي ناحيه ديدي است که قادر به شناسايي سيگنالهاي دريافتي است که به آن پهناي باند موقعيت گفته مي شود ) اين سيگنال توسط سونار آناليز مي شود ( آناليز با استفاده از پهناي باند باريک ) که به طور کلي از تبديل فوريه براي مشخص کردن سيگنال و آناليز آن استفاده مي شود سيگنال اصلي داراي فرکانسي است وهر کدام از موتورها نويزهاي با فرکانس مشخص توليد مي کنند در نتيجه با استفاده از يک فيلتر فرکانس گزين به راحتي سيگنال اصلي از داخل سيگنال همراه با نويز تشخيص داده مي شود .
يکي ديگر از کاربردهاي سونارهاي غير فعال در مسيريابي اهداف مي باشد . اين فرايند با نام آناليز حرکت هدف( Target motion Analysis) شناخته مي شود و قادربه مشخص کردن محدوده حرکت هدف جهت راستا و سرعت هدف مي باشد . TMA طي فرايند خاصي وبا استفاده از دريافت سيگنالهاي با جهت هاي مشخص از زمانهاي متفاوت انجام مي گيرد وهر سيگنال بيانگر مکاني است که هدف در آنجا قرار مي گيرد با مقايسه اين مکانها توسط اپراتور مي توان نحوه حرکت را مشخص کرد . هنگامي که آناليز حرکت نسبي هدف انجام مي گيردبه يک مدل هندسي که با تعيين شرايط محدود انجام مي پذيرد دست مي يابيم .
يکي ديگر از کاربردهاي سونارغير فعال انجام عملياتهاي جاسوسي مي باشد. در اينجا وجود تکنولوژي بالا از جمله فيلترهاي فرکانس گزين و نيز دريافت کننده هاي حساس ضروري است . در نتيجه هزينه سيستمها سنگين مي شود بطور کلي اين آرايش در کشتيهاي گران قيمت جهت بهبود وضعيت تشخيص ( شناسايي آنها ) استفاده مي شود .
زيردريايي هاي مجهز به سونارهاي غير فعال داراي اين قابليت هستند که در زير لايه هاي حرارتي آب مخفي شده يا اينکه با پائين رفتن در جهت عمق دريا مي توانند سرعت خود را بهبود بخشند. البته متعاقبا نويزهاي توليد شده نيز افزايش مي يابد.
 فيشرايزهاي اکوستيکي (Fisheries Acoustics)
اين فيشرايزها در سونارها جهت شناسايي توده هاي ماهي انجام مي پذيرد يک پالس درون آب ارسال شده وبا برخورد به اشياء مورد هدف سونار که داراي چگالي متفاوتي نسبت به محيط اطراف خود هستند فرستاده مي شوند مانند ماهي که صوتي را نسبت به منبع صوت پاسخ مي دهد در واقع يک عکس العمل اکوستيکي از خود بروز مي دهد اين پژواک حاوي اطلاعاتي از قبيل اندازه ماهيها و موقعيت و فراواني ميزان ماهي ها مي باشد . سخت افزارهاي که براي اکوسوندر( echosounde) مورد نياز است جهت فعاليتهاي از قبيل فرستادن صدا، دريافت ، فيلترينگ ، آناليز کردن پژواک مورد استفاده قرار مي گيرد .
 کاربرد فيشرايزهاي اکوستيکي ( Fisheries Applications)

ماهي گيري يکي ازصنايع مهم است که با تقاضاي زيادي روبرو شده است اما ميزان صيد جهاني به علت عدم دسترسي به منابع و نيز محدوديت منابع مشکل شده است در نتيجه تقاضاي ناوگانهاي ماهي گيري جهت بکارگيري روشهاي مصنوعي جهت شکار با استفاده از وسايل الکترونيکي نظير سنسورها ، مولد صدا و سونارها افزايش يافته است .
ماهي گيرها در طول تاريخ روشهاي متعدد و گوناگوني جهت بهره برداري کردن وصيد ماهي ها استفاده کرده اند. بنابراين وجود تکنولوژي هاي اکستيکي يکي از روشهاي بسيار موثر در ماهي گيري تجاري است .
عبور امواج صوتي ( انتشار امواج صوتي به علت تفاوت چگالي بين ماهي و آب متفاوت است اين تفاوت به ما اجازه شناسايي توده هاي ماهي را مي دهد تکنولوژي اکوستيک در زير دريا کابرد فراوان دارد زيرا امواج صوتي در آب به مراتب مسافت بيشتري را مي پيمايد .

امروزه کشتيها و ناوهاي ماهي گيري فعاليت صيدي خود را به طور کامل بروي تکنولوژي اکوستيک ، سونارها و مولد هاي صدا متمرکز کرده اند. امروزه از سونارهاي فعال جهت تعيين عمق آب و شناسايي وضعيت کف دريا استفاده مي گردد.

واژه نامه

Acostic sounding : عمق سنجي آکوستيکي
استفاده از امواج صوتي براي تعيين سطح عمق آب ، از طريق ندازه گيري زمان لازم براي رفت و برگشت پالس صوتي .
Acoustic acoustic : بازتابش آکوستيکي .
Thermocline : دماشيب .
واسطي ميان آب سردتر و گرم تر اقيانوس ، که امواج سونار درآنها طوري خم ميشوند که زيردزيايي ها مي توانند با پنهان شدن زير اين واسط از آشکارشدن بگريزند .
Sonobouy , radio sonobouy : بويه صوتي ، بويه صوتي راديويي .
Chirp : چهچهه
تغيير نامطلوب در بسامد حامل موج پيوسته در هنگام کليدزني آن .
صداي شنيده شده در گيرنده رمز هنگامي که بسامد حامل فرستنده به صورت خطي در مدت زمان پالس رمز افزايش ميابد .
گيرنده آکوستيکي و فرستنده راديويي نصب شده روي بويه ، مي توانند از هواپيما يا چتر پايين انداخته شوند تا صدا هاي زير آب زير دريايي ها رادريافت و آنها را به هواپيما ارسال کنند . براي رديابي زيردريايي ها تعداد زياده با الگوهايي که داراي مکان هاي معلوم يا مشکوک به حضور زيردريايي انداخته مي شود که هر بويه سيگنال قابل شناسليي خود را ارسال مي کند . سپس کامپيوتر هواپيما مکان زيردريايي را با مقايسه سيگنال هاي دريافت شده و تاخير زماني حاصل زا آن تعيين مي کند .
Fishery : شيلات ، حوضه ماهيگيري .
Hydrophone : آب صدا سنج ، آب آوا سنج .
Echo location : پژواک مکاني .