science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe LRAD werkt

Foto met dank aan American Technology Corp

In november 2005, piraten vielen het cruiseschip aan Seabourn Spirit voor de kust van Somalië. De piraten zaten in een kleine boot, maar ze hadden machinegeweren en raketgranaten. Het cruiseschip, anderzijds, had een Akoestisch apparaat voor lange afstand (LRAD) .

Veel media hebben de LRAD gecrediteerd met een waarschuwing voor de piraten, het verlaten van de Seabourn Spirit ongedeerd. Een deel van de berichtgeving was behoorlijk dramatisch. In nieuwsberichten werd de LRAD beschreven als een geluidswapen dat een geluidsstraal op de piraten afvuurde en hen verdreef.

Wat maakt geluid tot een wapen? In dit artikel, we zullen de basis van geluid bekijken en precies bespreken hoe de LRAD zijn 'geluidsbundel' produceert. We zullen ook de meld- en waarschuwingscapaciteiten van LRAD en andere toepassingen van geluid onderzoeken.

Geluidsniveaus

Hoe harder een geluid is, hoe meer het de structuren in je oor beweegt. Hoe hoger de toonhoogte, hoe sneller het hen beweegt. Luide of hoge geluiden kunnen de pijngrens , of het punt waarop een geluid pijnlijk is. Hier is hoe sommige alledaagse geluiden zich verhouden tot de LRAD:

  • Normaal gesprek:60 dB
  • Grasmaaier:90 dB
  • Pijndrempel:130 dB, afhankelijk van de tolerantie van de persoon
  • LRAD maximaal continu volume:162dB
Lees verder Inhoud
  1. Een overzicht van geluid en gehoor
  2. Hoe de LRAD-eenheid werkt
  3. LRAD en directioneel geluid
  4. Voors en tegens van LRAD

Een overzicht van geluid en gehoor

Golf toevoeging. (Dit voorbeeld gebruikt transversale in plaats van longitudinale golven omdat hun verschillen gemakkelijker te zien zijn.)

Wat het ook creëert, geluid is altijd gemaakt van golven . Deze golven bewegen door materie, zoals lucht, water of de grond. Ze gaan gaandeweg met de zaak (en in sommige gevallen met elkaar) om. De onderstaande animatie laat je de basis van geluidsgolven zien en hoe ze zich voortplanten. Als je al weet hoe geluidsgolven werken, ga gewoon naar het volgende gedeelte.

Geluidsgolven kunnen door elkaar heen gaan zonder veel vervorming of verandering. Maar onder de juiste omstandigheden geluidsgolven kunnen elkaar drastisch veranderen. Bijvoorbeeld, identieke geluidsgolven die zijn uit fase (hun compressies en verdunningen zijn omgekeerd) kunnen elkaar opheffen. Anderzijds, identieke golven die zijn in fase combineren hun compressies en verdunningen, verdubbeling van hun amplitude.

Terwijl geluidsgolven reizen, ze spreiden zich in alle richtingen uit in een gebogen golffront . Hoe verder ze van de bron komen, hoe meer ze zich verspreiden en hoe stiller het geluid wordt. Maar hoogfrequente golven verspreiden zich niet zo veel als laagfrequente golven. Ook, golven met lange golflengten reizen over het algemeen verder dan golven met korte golflengten.

Er zijn nog tal van andere dingen te leren over geluid, maar dit is wat je moet weten om de LRAD te begrijpen. We zullen nu bekijken hoe de LRAD geluid creëert en profiteert van deze fysieke eigenschappen.

Hoe de LRAD-eenheid werkt

De LRAD heeft veel transducers in een verspringende opstelling.

Het is de taak van de LRAD om geluid te maken - veel geluid. Het produceert een zeer hard geluid dat over relatief lange afstanden hoorbaar is. Maar het is niet beperkt tot het produceren van pijnlijk geluid voor gebruik als wapen. Het kan ook stemmen of opnames versterken tot een niveau dat luid en duidelijk is, maar niet pijnlijk of slopend.

In plaats van één grote, bewegend apparaat om al dit geluid te maken, de LRAD gebruikt veel kleintjes. Een luidspreker gebruikt meestal één snel bewegend diafragma om geluid te maken. Het LRAD-gebruik heeft een array van: piëzo-elektrische transducers . Een transducer is gewoon een apparaat dat de ene soort energie omzet in een andere soort energie. In dit geval, het verandert elektrische impulsen in geluid.

Een piëzo-elektrisch materiaal is een stof die permanent elektrisch is gepolariseerd -- het heeft een positief geladen kant en een negatief geladen kant. Als je druk uitoefent op een piëzo-elektrisch materiaal, het creëert een elektrische impuls. Anderzijds, als je er een elektrische lading op aanbrengt, zijn moleculen bewegen en het verandert van vorm. Met behulp van elektrische stroom van een batterij, generator of andere bron, de LRAD past elektrische lading toe op veel piëzo-elektrische transducers. De transducers veranderen snel van vorm en creëren geluidsgolven.

Het aanbrengen van een lading op een piëzo-elektrisch materiaal zorgt ervoor dat het van vorm verandert.

Al deze transducers zijn bevestigd aan een montageoppervlak. Ze zijn versprongen zodat er meer in een kleinere ruimte passen. Dit helpt de LRAD om zeer luide geluiden te creëren -- identieke golven komen uit de transducers, en hun amplitudes combineren om luidere geluiden te creëren.

LRAD en directioneel geluid

De achterkant van de LRAD heeft handvatten zodat mensen het grootste deel van het geluid dat het creëert kunnen sturen. Foto met dank aan American Technology Corp

Op de vorige pagina, we hebben gekeken hoe de LRAD veel volume creëert. Dus zo creëert de LRAD veel volume. Maar het geluid dat uit de LRAD komt is ook relatief directioneel . Het verspreidt niet zoveel als geluiden uit typische luidsprekers. Mensen achter of naast het apparaat horen het geluid nog, het is niet zo luid. Zelfs buiten de straal, het geluid kan nog steeds hard zijn, daarom dragen operators en personeel in de buurt vaak gehoorbescherming.

De LRAD gebruikt de fase van de geluidsgolven, de grootte van het apparaat en de eigenschappen van lucht om meer gericht geluid te creëren:

  • De buitenste transducers zijn niet volledig in fase met de binnenste transducers. De geluidsgolven interageren met elkaar, het neutraliseren van enkele van de buitenste golven en het minder hoorbaar maken van het geluid buiten de "straal".
  • De diameter van het apparaat is groter dan de meeste golflengten die het produceert. Hierdoor kan het apparaat een golffront creëren dat meer plat dan afgerond is, voorkomen dat het geluid zich verspreidt.
  • Lucht interfereert met geluidsgolven als ze er doorheen gaan. Terwijl de geluidsgolven van de LRAD interageren met de lucht, ze creëren extra frequenties binnen de golf. Dergelijke golven worden aangeduid als parametrisch gegenereerd , en veel sprekers proberen ze te voorkomen. De LRAD gebruikt ze om een ​​groter bereik aan toonhoogtes te creëren en om volume toe te voegen.

Het resultaat is in wezen een luidspreker die input van een microfoon kan ontvangen, een opnameapparaat of een Phraselator-vertaalapparaat. Het kan dan die input versterken, wetshandhaving toestaan, veiligheidspersoneel en militairen om instructies en waarschuwingen te geven of gebouwen te ontruimen en menigten uiteen te drijven. Als die mondelinge instructies geen resultaat opleveren, de LRAD kan een luide waarschuwingstoon produceren die de pijngrens nadert of overschrijdt.

Wanneer gebruikt om pijn of desoriëntatie te veroorzaken, de LRAD is een niet-dodelijk wapen . Volgende, we zullen kijken naar de voor- en nadelen van het gebruik van LRAD op deze manier.

LRAD 2000x Snelle feiten

Basisspecificaties voor de LRAD 2000x:

  • Bereik:8, 900 meter (spraak)
  • Straalbreedte:+/-15° @ 1,0 kHz/-3dB
  • Maximale output:162dB SPL op 1 meter
Lees verder

Voors en tegens van LRAD

Foto met dank aan American Technology Corp

American Technology Corporation (nu het LRAD-bedrijf) ontwikkelde de LRAD na de aanval op de USS Cole in 2000. Het oorspronkelijke doel was om de veilige zones rond Amerikaanse militaire schepen te helpen afdwingen. Met behulp van de standaardinstellingen van de LRAD, de bemanning van een schip kan een vaartuig waarschuwen dat het een militair schip nadert en van koers moet veranderen. Bij gebruik voor communicatie, het is luid en duidelijk, maar meestal niet pijnlijk. Maar als het vaartuig niet van koers verandert, de bemanning van het schip kan de standaardinstellingen van de LRAD overschrijven. Het kan dan een luide, irritant, mogelijk pijnlijk geluid dat afschrikkend werkt. Ideaal, het vaartuig zou dan het gebied verlaten zonder dat het schip dodelijk geweld hoefde te gebruiken.

Politie en militaire eenheden op het land hebben toepassingen gevonden voor de LRAD. Met dezelfde principes, autoriteiten kunnen waarschuwingen en instructies geven die hoorbaar zijn voor een grote groep mensen. Wetshandhavers kunnen de apparaten gebruiken om instructies te geven aan grote groepen mensen of hen opdracht te geven zich te verspreiden, of om luide geluidsniveaus te gebruiken om mensen ervan te weerhouden een gebied te betreden of om ze weg te waarschuwen.

Echter, mensenrechtenorganisaties en hoorspecialisten hebben hun bezorgdheid geuit over de LRAD. Volgens het National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, elk geluid van meer dan 90 dB kan het gehoor van een persoon beschadigen [ref]. Dus de LRAD kan het gehoor bedreigen van iedereen die op zijn pad komt, ongeacht of er iets mis is, zelfs wanneer het alleen voor communicatie wordt gebruikt.

Als verdovingsgeweren, traangas en minder dodelijke munitie, LRAD kan worden gebruikt bij crowd control en andere situaties als een niet-dodelijk wapen. Niet-dodelijke wapens zijn enigszins controversieel. Mensenrechtengroepen benadrukken dat, hoewel ze minder dodelijk zijn, het zijn nog steeds wapens en hebben in sommige omstandigheden tot doden geleid. Vooral de LRAD heeft kritiek gekregen omdat de effecten ervan permanent kunnen zijn, en de effecten van niet-dodelijke wapens zouden tijdelijk zijn.

Eindelijk, sommige mensen hebben de effectiviteit van de LRAD in twijfel getrokken, aangezien het dragen van eenvoudige gehoorbescherming het onbruikbaar kan maken.

Kijk op de volgende pagina voor links met informatie over geluid, de LRAD en andere gerelateerde onderwerpen.

Andere toepassingen voor geluid

Naast communicatie en muziek is geluid voor veel dingen nuttig. Hier zijn enkele voorbeelden:

  • de "mug" :Jongere mensen kunnen hogere geluiden horen dan oudere mensen. De Mosquito profiteert hiervan, het creëren van een hoog geluid om rondhangende tieners weg te jagen, waardoor de meeste volwassenen onaangetast blijven.
  • Echografie : Gebruikt om medische diagnoses te stellen, ultrasone zenders laten artsen interne organen onderzoeken en foetussen ontwikkelen.
  • SONAR : Geluidsgolven weerkaatsen van objecten, en SONAR gebruikt deze eigenschap voor het lokaliseren en navigeren van objecten onder water.
  • Extracorporale schokgolflithotripsie (ESWL): Dit is een mooie term voor het gebruik van krachtige geluidsgolven om nierstenen te verbreken.
  • Sonische schroevendraaier: In de BBC-televisieserie "Doctor Who, "De dokter gebruikt een schroevendraaier die sonische impulsen afgeeft om zo ongeveer alles te doen.
Lees verder

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe horen werkt
  • Hoe luidsprekers werken
  • Hoe oproerbeheersing werkt
  • Hoe surroundgeluid werkt
  • Hoe gitaren werken
  • Hoe elektrische gitaren werken
  • Wat is een decibel, en wat is het hardste geluid dat ik kan horen voordat het pijn doet aan mijn oren?

Meer geweldige links

  • LRAD Corporation
  • Acoustics.org:Veelgestelde vragen en tutorials over akoestiek
  • The Soundry:fysica van geluid
  • Universiteit van Georgia Hyperfysica
  • Niet-dodelijke wapens

bronnen

  • Jaarverslag American Technology Corporation. http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/924383/000101968705003508/atc_10k-093005.htm
  • Persberichten van American Technology Corporation http://www.atcsd.com/pr.html
  • American Technology Corporation:LRAD-brochure. http://www.atcsd.com/pdf/LRAD_SellSht-0728-2.pdf
  • American Technology Corporation:LRAD. http://www.atcsd.com/lrad.html
  • Berg, Richard E. "De fysica van geluid." Prentice-zaal, Inc. 1982.
  • Blenford, Adam. "Cruiselijnen wenden zich tot Sonic Weapon." BBC nieuws, 8 november 2005. http://news.bbc.co.uk/2/hi/africa/4418748.stm
  • Juweel, Markering. "Sound-Beam Inventor wint de prijs." MSNBC. 17 april 2005. http://msnbc.msn.com/id/7536267/
  • "Lange afstand akoestisch apparaat - LRAD." Defensie-update. Zaak 1, 2005. http://www.defense-update.com/products/l/LRAD.htm
  • "Master Blaster:een nieuwe lawaaimaker." Nieuwsweek. 12 juli 2005. http://www.msnbc.msn.com/id/5359306/site/newsweek/
  • Materialen door ontwerp:piëzo-elektrische materialen. http://www.mse.cornell.edu/courses/engri111/piezo.htm
  • NDT Resource Center:piëzo-elektrische transducers. http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/EquipmentTrans/piezotransducers.htm
  • Pijn, John. "Schip vernietigde troepen met Sonic Weapon." BritBart.com, AP-release, 7 november 2005. http://www.breitbart.com/news/2005/11/07/D8DNUV2G3.html
  • Ravil, Kate. "De geheimen van sonische wapens." De Wachter. 8 november 2005. http://www.guardian.co.uk/science/story/0, 3605, 1636903, 00.html
  • "Troepen krijgen High-Tech Noisemaker." CNN. 3 maart, 2004. http://www.cnn.com/2004/TECH/ptech/03/03/sonic.weapon.ap/
  • Amerikaanse octrooiaanvrage 20050286346. "Direct elektro-akoestisch geluidsgenererend systeem met hoge intensiteit voor doelgerichte communicatie."
  • "Amerikaanse troepen hebben geluidswapens." Washington Tijden, 2004. http://washingtontimes.com/national/20040307-120634-6220r.htm

=

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Over leverfuncties in het menselijk lichaam
  2. Planten evolueren geuren en kleuren om dieren aan te trekken voor zaadverspreiding
  3. Daar is een studie over:het stenen tijdperk had net zoveel linkse mensen
  4. Wat zijn enkele veel voorkomende toepassingen van gist?
  5. Ideeën voor het maken van een 3-D DNA-standaard voor middelbare school
  6. De definitie van moleculaire celbiologie
  7. Wat gebeurt er tijdens de G1-fase?
  8. Wat betekent Kaukasisch echt?
  9. Chloroplast: definitie, structuur en functie (met diagram)

Wetenschap