โซนาร์
เครื่องโซนาร์ (อังกฤษ: Sonar : Sound navigation and ranging) เป็นเครื่องมือสำหรับตรวจหาวัตถุใต้น้ำ มีความสำคัญเช่นเดียวกับเรือผิวน้ำ ส่วนมากจะถูกใช้ในการหาตำแหน่งของระเบิด เรืออับปาง ฝูงปลา และทดสอบความลึกของท้องทะเล มีหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องเรดาร์ แต่โซนาร์จะใช้คลื่นเสียง และต้องใช้ในน้ำ แต่เรดาร์จะใช้ได้ในอากาศเท่านั้น
หลักการทำงานของเครื่องโซนาร์
- เครื่องโซนาร์ส่งคลื่นเสียงที่มีความถี่สูงเกินกว่าหูมนุษย์จะได้ยิน ผ่านไปในน้ำ คลื่นเสียงนี้จะมีความถี่ประมาณ 50,000 รอบต่อวินาที
- เมื่อเสียงนั้นเดินทางไปกระทบวัตถุ เช่น สิ่งมีชีวิต เรือดำน้ำ หรือพื้นทะเล ก็จะสะท้อนกลับมาเข้าเครื่องรับ
- เครื่องรับจะทำการวัดช่วงเวลาที่เสียงเดินทางไป และกลับ หลังจากนั้นจึงคำนวณหาระยะทางของวัตถุจากความเร็วของคลื่นเสียงใต้น้ำ
ประเภทของเครื่องโซนาร์
โซนาร์อาจแบ่งออกไปได้เป็น 2 แบบตามลักษณะของการส่งคลื่นเสียง คือ
1. โซนาร์แบบส่อง (Search-light type sonar)
มีลักษณะการส่งคลื่นเสียงออกไปเป็นมุมจำกัด นิยมใช้กันในเรือดำน้ำเพื่อค้นหาตำแหน่งของเรือผิวน้ำ และเรือดำน้ำของข้าศึก โดยใช้การดักรับเสียงเครื่องจักร ใบพัดเรือ หรืออุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง โซนาร์ประเภทนี้ต้องติดตั้งบริเวณหัวเรือ เพื่อให้ห่างจากเสียงใบจักรของตนเอง ซึ่งอาจเข้ามารบกวนได้
2. โซนาร์แบบกราด (Scaning type sonar)
มีลักษณะการส่งคลื่นเสียงกระจายออกไปรอบตัวเป็นรูปวงแหวนด้วยกำลังเท่ากันทุกทิศ นิยมใช้กับเรือผิวน้ำ ส่วนมากจะใช้ในการประมง เช่น การหาฝูงปลาใต้ทะเล หรือสิ่งมีชีวิตในน่านน้ำนั้น เครื่องโซนาร์ชนิดนี้จะต้องติดไว้ที่ท้ายเรือ โดยการหย่อนตัวเครื่องส่งสัญญาณลงไปในน้ำ
คลื่นเสียงโซนาร์
คลื่นเสียงที่เครื่องโซนาร์ส่งออกมานั้น เป็นคลื่นเสียงที่แปลงมาจากสัญญาณไฟฟ้า สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนคลื่นเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า และเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้ากลับเป็นคลื่นเสียง โดยต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า ทรานสดิวเซอร์ (transducer) มี 2 ประเภท คือ
1. ทรานสดิวเซอร์ที่อาศัยการเกิดคลื่นแม่เหล็ก (Transducer magneto-striction)
เป็นทรานสดิวเซอร์ที่เหมาะสำหรับใช้ในงานวัดระยะ ประกอบด้วยหลอดนิกเกิลรูปทรงกระบอกจำนวนมากยึดติดไว้กับแผ่นไดอะแฟรมบาง ๆ หลอดนิกเกิลทุกหลอดจะมีขดลวดพันอยู่โดยรอบ เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ซึ่งหลอดนิกเกิลจะเกิดการยืดหดสลับกัน ตามจังหวะสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งทำให้แผ่นไดอะแฟรมเคลื่อนไหว และจะทำให้เกิดเสียงขึ้น
2. ทรานสดิวเซอร์ที่อาศัยผลึกแร่ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อได้รับแรงดัน (Transducer piezoelectric)
ทรานสดิวเซอร์แบบนี้เหมาะสำหรับใช้ในการเฝ้าฟังเสียง ประกอบด้วยผลึกของแร่จำนวนมากที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เมื่อได้รับแรงดัน ติดกับแผ่นไดอะแฟรม เมื่อมีไฟฟ้าผ่านเข้าผลึก จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเป็นเสียงขึ้น แต่มีข้อเสียที่ไม่สามารถส่งคลื่นได้แรง และผลึกอาจแตกได้ ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ผ่านผลึกแรงเกินไป
ผลกระทบของคลื่นโซนาร์ต่อสัตว์ทะเล
ปัจจุบันกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ได้สร้างคลื่นเสียงรบกวนใต้ทะเล ซึ่งเพิ่มระดับความดังขึ้นทุกที ไม่ว่าจะเสียงคำรามของเครื่องยนต์เรือเดินสมุทร การสำรวจแรงสั่นสะเทือนโดยบริษัทขุดเจาะน้ำมัน หรือคลื่นโซนาร์จากกองทัพเรือ กำลังคุกคามวิถีชีวิตสัตว์ทะเลอย่างรุนแรง โดยเฉพาะวาฬ โลมา และเต่าทะเล ซึ่งใช้คลื่นเสียงในการสื่อสาร หาอาหาร และจับคู่ผสมพันธุ์
สัตว์ทะเลที่ตื่นตกใจจากเสียงรบกวนอาจได้รับความทรมานจากอาการแบบที่เกิดกับนักดำน้ำเมื่อดำน้ำลึกแล้วรีบขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็วโดยไม่ทันพักปรับระดับความดันตามกำหนด อีกทั้งผลกระทบที่เกิดจากเรือที่มีจำนวนมากขึ้น และมีความเร็วสูงขึ้น ทำให้มีสัตว์ทะเลถูกเรือชนเพิ่มมากขึ้นด้วย เนื่องจากใต้น้ำเต็มไปด้วยเสียงรบกวน สัตว์ทะเลจึงไม่ได้ยินเสียงเรือที่กำลังแล่นมา
อ้างอิง
- "โซนาร์" เทคโนโลยีตรวจหาวัตถุใต้น้ำ
- อุปกรณ์สำหรับใช้หยั่งขอบเขตของสัมผัส
- เสียงรบกวนใต้น้ำคุกคามสัตว์ทะเล
- โซนาร์ของเรือดำน้ำ
- เสียงจากใต้ท้องทะเล กับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของภูเขาน้ำแข็งขนาดมหึมา