انواع سنسور ها در زیر دریایی

آشکار سازی زیر دریایی ها توسط انواع مختلفی از سنسور ها صورت می گیرد. هر سنسور سیستم مخصوص به خود را دارد که به صورت خاصی آشکار سازی می نماید. برخی از این سنسورها با هم استفاده می شوند تا نتیجه نهایی را بهبود بدهند.

1.سنسورهای هوایی ASW به 2 نوع تقسیم می شوند : بر پایه صوت(acoustic) و بدون نیاز به صوت(non-acoustic) .سنسور های (non-acoustic) توانایی سنسورهای صوتی (acoustic)را تقویت می کنند . این سنسورها در رادارها برای آشکارسازی امواج منعکس شده از بدنه هدف استفاده می شوند.

2. رادارها با امواج الکترومغناطیسی برای استفاده و شناسایی موانع مناسب هستند.

3. سنسورهای مادون قرمز بیشتر در آشکارسازی دما از سطح مواد استفاده میشوند.

4. سنسورهای Magnetic Anomaly Detectors (MAD) آشکارسازهای اختلال مغناطیسی تغییرات جزئی در میدان مغناطیسی زمین را که توسط موانع ایجاد می شوند را حس می کنند.این تکنولوژی پیشرفته در سیستم های جدیدی استفاده می شوند که نیاز دارند به صورت مداوم منطقه عملیاتی خود را تحت نظر داشته باشند مانند زیر دریایی ها و ناو ها که مداما سطح دریا را اسکن می کنند تا از وجود هر نوع تغییری با خبر شوند.

5.سنسورهای راداری: سنسورهای راداری از جنگ جهانی دوم تا به حال استفاده می شوند . در زیر دریایی ها این سیستم راداری از طریق یک لوله به سطح اقیانوس هدایت می شوند زیرا دماغه زیر دریایی ها توسط سنسور های (Visual) و سنسورهای راداری بسیار آسیب پذیر هستند و به راحتی کشف می شوند این سنسورهای راداری می توانند در سطح آب شناور باشند توسط لوله های مخصوص و امواج اقیانوس و پارازیت ها مانع از آشکار شدن آنها توسط رادارهاو سیستم های دیداری دشمن می شوند.
همچنین سیستم های هشدار امواج الکترومغناطیس فرمانده زیر دریایی را از وجود رادارهای دشمن آگاه می سازد.
» در زیر دریایی های اتمی مشکل باطری برای کار دائمی سیستم های رادار وجود دارد ، به خاطر محدودیت رادارها معمولا فرماندهان برای اطمینان بیشتر از پیروسکوپ ها (periscope) برای چک دیداری استفاده می کنند.
» رادارهای هوایی برای عملیات های راداری راه دور ASW و شناسایی کاملا مناسب هستند . این رادار ها از فرکانس های مختلف،سرعت های اسکن متفاوت،خصوصیات ارسال امواج مختلف ،طول موج های مختلف و روش های پردازش امواج متفاوت که پارازیتی که در پشت زمینه دریا است را کاهش می دهند و امواج بازگشتی به رادار را بهینه می کنند استفاه می کنند . این در حالی است که زیر دریایی ها می توانند از سنسورهای الکترومغناطیسی برای آشکار سازی اشعه رادار هواپیما ها از فاصله بسیار دورتر اقدام کنند و زمان کافی برای مخفی شدن داشته باشند.

6. سنسورهای آشکار ساز اختلال مغناطیسی(Magnetic Anomaly Detectors (MAD))

این سنسور ها برای آشکار سازی تغییرات میدان مغناطیسی زمین استفاده می شوند. بعضی از این تغییرات توسط ساختار زمین شناختی و لکه خورشیدی به وجود می آیند. و برخی دیگر از این تغییرات می توانند بر اثر عبور وسایل آهن دار به وجود آمده باشند مانند،تانک ها، خودرو ها، کشتی ها ، زیردریایی ها و حتی هواپیما ها.عملکرد سنسورهای آشکار ساز اختلالات مغناطیسی شبیه به فلزیاب و یا یک گنج یاب است اما با مکانیزمی پیشرفته تر.

7. سنسورهای الکترومغناطیسی (Electro-Magnetic (EM) Sensors)

این نوع از سنسورها همواره طول موج ها و فرکانس ها را برای ارسالات فرکانسی دشمن جستجو می کنند. این امواج می توانند از سایت های زمینی ، کشتی ها و هواپیما ها باشند.
از نمونه سیستم هایی که بر روی هواپیماهای جستجوگر دریایی نصب می شوند می شود به موارد زیر اشاره کرد:

AN/ALQ-78 and AN/ALR-66 series on the P-3C Orion, theAN/ALQ-142 on the SH-60B Seahawk, and the AN/ALR-76 on the S-3B Viking

» سنسورهای مادون قرمز(Infra-Red (IR) Sensors):

این سنسورها برای آشکار سازی آثار گرما استفاده می شوند که زیر طیف دید انسان هستند که به آنها جستجو گران مادون قرمز هم می گویند. نکته بسیار مهم در این سیستم این است که این سیستم کاملا باید خنک باشد تا بتواند گرما را تشخیص بدهد.

» سنسورهای دیداری (Visual Sensors)

بسیاری از زیر دریایی ها از تکنولوژی سنسورهای دیداری استفاده می کنند. بسیاری از هواپیما ها نیز برای تشخیص هدف از سنسورهای دیداری استفاده می کنند که در روز و شب به خوبی کار می کنند.

"سنسورهای مادون قرمز پسیو" وسایل الکترونیکی هستند که تشعشعات اینفرارد از اجسام واهداف را در میدان دیدش اندازه گیری می کند. به این سنسورها "سنسورهای PIR" گفته می شود که از مخففPassiveInfraRedsensorsگرفتهشدهاست.

در سيستمهاي اعلام سرقت به طور وسیع از سنسورهاي حركتي كه در بازار با نام رادار يا چشمي از آنها نام برده ميشود کاربرد دارند. اين سنسورها امروزه با تنوع وسيعي و كيفيت گوناگون در بازار يافت ميشوند.
هر جسمي كه دماي آن بالاتر از صفر مطلق يعني 273 درجه زير صفر باشد از خودش انرژي از جنس امواج نوري ساطع ميكند. ميزان اين انرژي كه از جسم منتشر ميشود وابسته است به:اختلاف دماي سطح جسم با دماي محيطميزان دماي خود جسمميزان انعكاس نور از جسمابعاد فيزيكي جسم.ميزان توليد انرژي داخلي (فعاليت و متابوليسم) و طول موج اين نور وابسته بهدماي جسم ميباشد.

بخش زيادي از اين انرژي كه از جسمی تابش ميكند از نوع مادون قرمز است كه مربوط به بخش نامريي طيف امواج الكترومغناطيس ميباشد.
در يك دفتر اداري معمولي سطح تمام اجسام، ديوارها، كف، چراغها و ..... نور مادون قرمز از خود انتشار ميدهند از آنجا كه دماي سطح اجسام اطراف با دماي محيط به هم نزديك ميباشد هر دو تقريباً در يك طول موج انتشار دارند.
هنگامي كه كسي در اتاق حضور ندارد و يا فردي در آن حركت نميكند الگوي انتشار اين انرژي از جهت قدرت و جهت ثابت است. حال اگر فردي به اتاق وارد شود اين الگو به دو شكل به هم ميريزد. بدن فرد بين انعكاس و انتشار امواج توسط محيط مانع ايجاد ميكند. بدن فرد انرژي مادون قرمز خود را ميتابد كه باعث افزايش ميزان اين انرژي در اتاق ميشود.
در صورتي كه او حركت كند به ميزان قابل توجهي روي برخي از اجسام سايه ايجاد ميكند و روي برخي ديگر از اجسام اثر تقويت كننده دارد. همچنين در منطقهاي كه انرژي مادون قرمز افزايش يافته است دما نيز بالاتر ميرود سنسورهاي مادون قرمز تغييراتي كه به واسطه حضور فرد در ميزان انرژي در محيط ايجاد ميشود را تشخيص ميدهند. و شامل بخشهاي زير ميباشند.
يك سنسور كه نسبت به نور مادون قرمز دريافتي عكسالعمل نشان ميدهد و آن را به ميكرو ولت تبديل ميكند.
يك لنز كه اطمينان ميدهد نور مادون قرمز از مناطق مجزايي كه از هم فاصله دارند و از بين آنها نوري دريافت نميشود گرفته ميشود.
يك مدار الكترونيكي كه تغييرات ولتاژ ناشي از انرژي مادون قرمز كه به دليل حركت جسم در مقابل زونها ميباشد را در يك زمان معين اندازه ميگيرد و نسبت به آن عكسالعمل نشان ميدهد.
سنسور مادون قرمز فقط به دماي ناشي از بدن انسان يا حيوان خونگرم كه در محدوده 8-14mm است عكسالعمل نشان ميدهد و طول موجهاي ديگر انرژي مادون قرمز مربوط به چراغها، نور خورشيد، تجهيزات گرم كننده و غيره را به منظور كاهش نويز جهت تشخيص حضور يك فرد در محدوده خود ***** ميكند.
سنسور اصلي يك PIR، يك قطعه فوقالعاده حساس نسبت به نور مادون قرمز است كه داخل يك كپسول كاملاً بسته قرار گرفته است. هر نور مادون قرمزي كه به سطح سنسور بتابد در مشخصات الكتريكي سنسور تغيير ايجاد ميكند. اين تغيير توسط يك مدار الكترونيكي آشكار گرديده، تقويت شده و ميتواند منجر به بروز يك آلارم در خروجي PIR شود.
بالا رفتن تكنولوژي PIR منجر به اضافه كردن مزايا يا جبرانسازي در بخشهاي زير گرديده است.مشخصات پسزمينه:
دماي سطوح غير مهم
شدت تغييرات لازم براي فعال شدن آلارم
طول زمان لازم براي تغييرات
يكسان كردن اثر تغييرات در تمام زاويه ديد
مشخصات هدف:
· طول موج مادون قرمز توليد شده توسط تجهيزات معمولي درون اتاق در دماي 12Cبرابر 1mm، نور خورشيد 2.7mm و يك انسان 10-14mm يا بيشتر است.
· ابعاد واقعي جهت تحريك آلارم و حذف اثر پرسپكتيو( يك حيوان كوچك در نزديكي PIR اثر يك انسان در فاصله دورتر را دارد.)
· اختلاف دماي بين انسان و سطوح گرمازاي ديگر
· سرعت جابجا شدن در مقابل PIR
تمام سنسورهاي PIR براي تشخيص حركت از يك مفهوم اختلاف بين حضور و عدم حضور استفاده ميكنند كه سبب ميشود بين حضور يك انسان با امواج RFI و EMIمنتشره از منابع ديگر تفكيك قائل شود.

براي رسیدن به اين نتيجه صفحه سفيد رنگ مقابل سنسور داراي الگويي است كه تحت زاوياي خاصي امواج مادون قرمز از فرد مقابل دستگاه به سنسور نميرسد اما تحت زواياي ديگر اين نور مستقيماً به سنسور ميرسد. براي واضحتر شدن مسئله شما فرض كنيد كه يك ورقه كاغذ كه در آن سوراخهايي با فواصل معيني تعبيه شده است مقابل چشم خود قرار دادهايد در اين حالت اگر فردي از مقابل شما عبور كند در بعضي از محلها يا زوايا او را نميبينيد اما در برخي ديگر از زوايا او را ميتوانيد مشاهده كنيد.
زوايايي كه در آنها فرد را نميبينيد زون مرده و زواياي ديگر را زون ميناميم.
به عبارت ديگر وقتي فرد در يك زون مرده قرار ميگيرد نور تابشي از بدن او به سنسور نميرسد ولي وقتي در مقابل يك زون قرار ميگيرد گرماي تابشي بدن او توسط لنز محسوس ميباشد.
زونها داراي انواع گوناگوني از ساده تا پيچيده جهت كاربردهاي يا حساسيت بالا ميباشند.
1- زون تك واحدي
2- زون دوقلو
3- زون دو لبه
4- زون چهار لبه
5- زون هشت لبه
انواع يك و دو امروزه غير متداول بوده و ممكن است در ارزانترين نوع سنسورها جهت مناطقي كه از درجه امنيتي بسيار پاييني برخوردارند مناسب مي باشد. زيرا براي ايجاد آلارم فرد ميبايست حداقل از مقابل يك زون مرده و دو زون معمولي در زمان معيني عبور نمايد.
در زون نوع دو وجهي هر زون فعال به دو بخش به صورت عمودي تقسيم ميشود. كه يكي بخش يا لبه مثبت و ديگري بخش يا لبه منفي ناميده ميشود. براي تحريك كافي است فرد در زمان معيني در يك زون از لبه مثبت به لبه منفي برود و يا بر عكس اين وضعيت منجر به بالا رفتن حساسيت سنسور ميشود.
بعضي PIRها از الگوي معيني براي تحريك شدن پيروي ميكنند كه مزاياي زير را دارد:
· كاهش آلارمهاي خطا ناشي از اثرات محيطي كه ثابت ميباشند اما انرژي گرمايي شبيه بدن انسان توليد ميكنند مثل آتش و غيره
· كاهش آلارمهاي خطا ناشي از اشياء متحركي كه خصوصيات حركت انسان را ندارد. (مثل تغيير نور خورشيد ناشي از سايه و روشن شدن، حركت سطوح داغ و غيره
خيلي از سيستمها امكان ثبت تمام رخدادها را دارند حتي آنهايي كه منجر به بروز آلارم نشدهاند. اين امكان به مهندس نگهدار سيستم اجازه تصميمگيري در مورد علل رخداد مشكلات پيش آمده را ميدهد.

زونهاي چهار لبه و هشت لبه:
در اين زونها هر زون به چهار يا هشت بخش تقسيم ميشود. اما در آنها مفهوم عبور از يك خط به مفهوم حضور در بخش تغيير مييابد. در يك زون چهار لبه زون به چهار بخش مستطيلي دو تا در بالا و دو تا در پايين تقسيم ميشود. دو بخش بالايي را A و دو بخش پاييني را Bنامگذاري ميكنند. A به دو بخش A- و A+ و Bبه دو بخش B- وB+متناظربا هر بخش تقسيم ميشود. در حالت عددي يك پروسسور نور مادون قرمز جذب شده در هر بخش را كه با دو شرط بالاتر بودن از يك ميزان حداقل و در يك بازه زماني معيني صورت ميگيرد را آشكار ميكند و از معادله زير استفاده ميكند.
½A+B½-½A-B½=0
اگر نتيجه صفر باشد هيچ آلارمي رخ نداده است خطوط افقي به معني قدر مطلق است و حاصل A+B يا A-B را هميشه بدون علامت (مثبت) در نظر ميگيرد.
فرض كنيد يك موش كوچك در زون شماره يك ظاهر ميشود و انرژي گرمايي مادون قرمزي به ميزان 2mJ (دو ميكرو ژول) در +B1 ايجاد ميكند. موقعيت حضور بدن موش در كجاي زون هيچ اهميتي ندارد فقط مهم اين است كه وارد اين بخش گرديده است. هيچ يك از بخشهاي ديگر حضور موش را تشخيص ندادهاند. پردازشگر معادله را به صورت زير محاسبه ميكند.
½0+2½-½0-2½=½+2½-½-2½=2-2=0
بنابراين هيچ آلارمي ايجاد نميشود.
فردي را در نظر بگیرید كه بدن خود را پوشانده است. براي جلوگيري از تحريك شدن سنسور روي زمين ميخزد اما مطابق معادله زير آلارم ايجاد ميشود. زيرا:
½1+3½-½1-3½=½4½-½2½=4-2=2=alarm

بنابراين يك پردازشگر معادله مذكور را يه صورت دائم محاسبه ميكند و تعيين ميكند:
· در كداميك از بخشهاي چهارگانه حضور شيء تشخيص داده ميشود.
· مقدار معادله در مورد آن قابل توجه است يا خير.
· آيا ثابت ايستاده يا به زون بعدي تغيير مكان داده است.
حال يك سئوال مطرح ميشود: اگر موش آنقدر به سنسور نزديك باشد به طوري كه تمام بخشهاي يك زون را بپوشاند آيا آلارم رخ ميدهد. مثلاً فرض كنيد كه اين موش دقيقاً روي سنسور برود در اين حالت:
½2+2½-½2-2½=½4½-½0½=4-0=4=alarm
پاسخ به اين سوال اين است بلي و نه اگر آشكارساز حركت داراي قابليت تشخيص پوشيده شدن سطح سنسور را داشته باشد سيگنال آلارم ايجاد مي شود و اين وضعيت را به عنوان تلاش براي از كار انداختن عملكرد سنسور در نظر ميگيرد اما اگر سنسور داراي ***** براي جلوگيري از انرژي با طول موجهاي ديگر كه مربوط به انسان نيست مثل نور خورشيد ميباشد ممكن است كه آلارم ايجاد نكند. زيرا بدن موش ساختار متابوليسمي متفاوت و دماي سطح متفاوتي دارد. لذا طول موج متفاوتي را تابش ميكند.
در زونهاي هشتگانه هر زون به هشت بخش يا چهار زوج تقسيم ميشود كه هر زوج يك محدوده ورودي در مقابل فرد را ميپوشاند. اين وضعيت اجازه پوشش 360 درجه بدون پردازشها يپيچيدهتر را ميدهد.
به طور خلاصه مزاياي سنسورهاي چهارلبه به قرار زير است:
· آلارم خطاي بسيار پايين در مقابل حضور افراد با درجه متفاوت
· قدرت تشخيص منابع توليدكننده انرژي كه موجوديت غير انساني دارند.
قابليت تشخيص پس زمينه و هدف حتي اگر در يك طول موج انتشار داشته باشند. كه باعث ميشود سعي در ايجاد شيلد توسط فرد جهت فريب سنسور را كاهش دهد. معادله مذكور قدرت تقويت مقادير را دارد براي مثال:
½0.5+0.5½-½0.5-0.5½=½1½-½0½=1
قدرت پردازش بيشتر امكان بررسي چندباره و بالا رفتن دقت بدون از دست دادن زمان را مي دهد.

سنسور PIR اغلب به عنوان قسمتی از مدارات مجتمع ساخته می شود و ممکن است شامل یک، دو، سه یا چهار "پیکسل"، شامل مساحتهای مساوی از مواد گرما برقی باشد. ممکن است سنسورها را به صورت جفتهائی به ورودیهای مخالف تقویت کننده های تفاضلی متصل کنند. در چنین ترکیبی اندازه گیریهای PIR ها یکدیگر را خنثی کرده و در نتیجه اندازه متوسط دمای میدان دید از سیگنال الکتریکی برداشته می شود. این به سنسور اجازه می دهد تا در مقابل آشکارسازی خطا که ناشی از تشعشعات نوری یا روشنائی های بزرگ است، مقاومت کند. نورهای روشن پیوسته می تواند این سنسور را اشباع کرده و باعث می شود تا سنسور نتواند اطلاعات بیشتری را ثبت کند. در عین حال این ترکیب تفاضلی، تداخل مد مشترک را مینیمم می کند که مانع از راه اندازی ناشی از میدانهای الکتریکی نزدیک به وسیله می شود. به هر حال این ترکیب نمی تواند دما را اندازه گیری کند و مختص آشکار سازی اشیاء متحرک است.

انواع سنسور ها در زیر دریایی

مطالب مشابه :

انواع سنسور و كاربرد آن

انواع سنسور

انواع سنسورها

انواع سنسور ها در زیر دریایی

دانلود پروژه انواع سنسور خودرو

انواع سنسورها