ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвуковая локация из "Рассказ о неслышном звуке " Ультразвук был впервые применен для обнаружения айсбергов. Как известно, от столкновения с айсбергом погиб большой океанский пароход Титаник . Эта катастрофа побудила начать интенсивную разработку средств защиты от подобных столкновений. [c.67] Метод обнаружения айсбергов был основан на использовании явления эхо, т. е. явления отражения звуковой волны от препятствий. Так как скорость распространения звука в воде хороию известна, то, зная время, в течение которого звук в воде шел до препятствия и вернулся обратно, нетрудно определить это расстояние. [c.67] Звук отдает и порою морочит подобием слова. [c.67] Впоследствии явление эхо нашло широкое применение для определения глубины моря прибором, носящим название эхолота. До этого глубина моря определялась обычным лотом, т. е. грузом, опускаемым до его соприкосновения с морским дном. Такие измерения занимали очень много времени, особенно при больших глубинах, и не отличались достаточной точностью, так как за время опускания и подъема груза корабль сносило иногда на значительное расстояние. [c.68] Измерения же глубины при помощи эхолота требуют столько времени, сколько нужно звуку для того, чтобы пробежать расстояние от поверхности воды до дна и обратно. Так как скорость звука в морской воде составляет приблизительно 1500 м/сек, то время измерения даже самых больших известных глубин (8—10 км) равно всего лишь 11—14 сек. [c.68] Однако в случае применения эхолота, работающего па слышимых частотах, в силу ненаправленности этих звуков неизвестно, с какой стороны пришло эхо сигнал ли это снизу, от дна, или от какого-либо другого препятствия, случайно оказавшегося в поле измерений (например, от берега или подводной скалы). Поэтому к показаниям такого эхолота нужно было относиться с известной осторожностью. [c.68] Переход на ультразвуки позволил применить направленные звуковые пучки и тем самым получить сведения не только о расстоянии, на котором находится препятствие, но также и о его местоположении. Ультразвуковые эхолоты работают уже гораздо надежнее, и их показаниям можно вполне доверять. [c.68] На рис. 36 приведена копия записи эхолота. Лежащий на дне корабль вырисовывается в виде силуэта с надстройками и трубами на фоне ровного профиля морского дна. [c.69] По отражению ультразвука от дна можно не только определять профиль дна, но и судить о типе данного грунта. Так, например, скалистый грунт дает сильное, четкое эхо если грунт песчаный или илистый, то часть упавшей звуковой энергии проходит в грунт и поэтому интенсивность эха значительно снижается. Иногда, если под слоем ила или песка лежит слой плотного грунта, удается по записям эхолота обнаружить это второе дно и определить толщину верхнего слоя. [c.69] Эхо в море можно получить и от косяка рыбы, что широко используется в промысловой рыбной разведке. На рис. 38 показаны записи эхолота в районе скопления рыбы. [c.70] Имея такую карту расположения косяков, разведывательное судно наводит рыболовецкие корабли на эти косяки, обеспечивая тем самым надежность лова при минимальной затрате времени на поиски. [c.70] Ночные бабочки слышат ультразвуковые колебания в диапазоне 10—200 кгц. Очень интересно, что ультразвуки вызывают у них своеобразную реакцию замирания или, наоборот, бегства . Можно предположить, что таким путем бабочки спасаются от летучих мышей, которые выдают себя ультразвуковыми навигационными импульсами. Доказательством того, что эта реакция вызывается именно воздействием ультразвуковых колебаний, служит тот факт, что реакция совершенно пропадает после прокалывания барабанной перепонки. Если это действительно так, то делается понятной роль густого слоя волосков, покрываюш их туловище ночных бабочек. Этот слой не отражает, а поглощает падающий на него звук, и таким образом бабочка ускользает от летучей мыши. [c.72] Летучая мышь — не единственное животное, применяющее звуковую локацию для ориентации в полете. Дельфины также пользуются ультразвуком для ориентации в окружающей обстановке и, в частности, для поиска пищи. Исследования, проведенные над дельфинами в бассейнах, показали, что они все время бодрствования один раз в 15 сек.посылают контрольный ультразвуковой импульс. Если вокруг ничего нет, и, следовательно, от этого контрольного тшульса не приходит эхо, делаетсяпауза в 15 сек. Если же контрольный импульс дает эхо, посылка импульсов резко учащается, и дельфин начинает активный поиск добычи. [c.72] По-видимому,ультразвуковой эхолот имеется и у кита. Кит, как известно, питается планктоном, поэтому ему не нужно думать о пище, которая густо населяет каждый кубометр океанской воды. Но, спасаясь от преследования, кит с огромной быстротой ныряет на очень большие глубины. Ультразвуковой локатор помогает ему определить расстояние до дна и заблаговременно остановиться, чтобы не разбиться. [c.72] Примером задач этого типа является определение уровня жидкости в закрытом сосуде, например бензохранилище. Из предыдущего ясно, что эта задача легко может быть решена при помощи эхолота, помещенного на дне сосуда (рис. 40, а). В некоторых случаях оказывается более удобной установка эхолота но на дне, а наоборот, на крышке хранилища. В частности, такое размещение лучше, если жидкость очень вязка и с трудом пробивается ультразвуком (рис. 40, б). При верхнем размещении можно также определять высоту засыпки твердых комков, например в доменной печп, или сыпучих тел. [c.75] На принципе эхолота работает также шахтный профилограф. Эхолот, создающий горизонтально направленные ультразвуковые импульсы, медленно перемещается вдоль оси вертикальной шахты. Ясно, что па бумажной ленте самописца при этом будет вырисовываться профиль обследуемой шахты. Поворачивая эхолот в горизонтальной плоскости, можно получить горизонтальное сечение шахты на любом уровне. Прибор работает на частоте 21 кгц и снабжен магпитострикционным вибратором. [c.76] Если импульсы неподвижного эхолота направить на колеблющееся тело, то на ленте самописца мы получим запись этих колебаний, по которой можно определить амплитуду, частоту и даже форму колебаний отражающей поверхности тела. Таким путем легко обнаружить, например, движение поверхности живого сердца. Применяя высокие частоты и, соответственно, тонкие ультразвуковые лучи, удается даже проследить за колебаниями отдельных его участков и заметить отклонения этих колебаний от нормы, т. е., другими словами, констатировать и диагностировать сердечные заболевания. Запись колебаний сердца получила название ультразвуковой кардиограммы примеры таких кардиограмм показаны на рис. 41. Ультразвуковые кардиограммы пополняют сведения, получаемые из обычных кардиограмм (записей электрических токов сердца) и таким образом существенно способствуют установлению правильного диагноза того илп иного заболевания. [c.76] Можно также исследовать вибрацию частей работающих механизмов и машин без механического контакта между измерительным прибором-вибратором и деталью, что особенно существенно при исследовании вибрации быстро-вращающихся или движущихся частей, например турбинных дисков. [c.77] Вернуться к основной статье