Hydrophone sind Unterwassermikrofone, die zur Erkennung und Aufzeichnung von Geräuschen im Wasser verwendet werden. Sie werden häufig in der Ozeanographie, Meeresbiologie und Unterwasserakustik verwendet. Hydrophone bestehen typischerweise aus Kunststoff oder Glas und sind mit Wasser gefüllt.
Die gebräuchlichste Art von Hydrophon ist das piezoelektrische Hydrophon, das einen piezoelektrischen Kristall verwendet, um Schallwellen in elektrische Signale umzuwandeln. Hydrophone können auch anhand ihres Frequenzgangs und ihrer Richtungsempfindlichkeit klassifiziert werden.
In diesem Artikel geben wir einen detaillierten Überblick über Hydrophone, einschließlich ihrer Funktionsweise und ihrer wichtigsten Anwendungen. Außerdem gehen wir auf die Herausforderungen beim Einsatz ein und geben Tipps für Ingenieure.
Wie funktionieren Hydrophone?
Hydrophone sind Unterwassermikrofone, die verwendet werden, um Geräusche aufzuzeichnen, die von Wassertieren und Menschen erzeugt werden. Sie werden häufig in der Forschung zur Untersuchung des Meereslebens verwendet, können aber auch für die Unterwasserkommunikation, Navigation und Erkundung verwendet werden.
Hydrophone arbeiten, indem sie Schallwellen erfassen und in elektrische Signale umwandeln. Dies kann mit einem piezoelektrischen Material erfolgen, das eine Spannung erzeugt, wenn es durch eine Schallwelle verformt wird, oder mit einem magnetostriktiven Material, das eine Spannung erzeugt, wenn es einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld ausgesetzt wird.
Piezo-Hydrophone können verwendet werden, um Geräusche von einer sehr niedrigen Frequenz, wie z. B. die Geräusche von Erdbeben, bis zu einer sehr hohen Frequenz, wie z. B. die Geräusche von Delfinen, aufzuzeichnen.
Arten von Materialien, die in Hydrophonen verwendet werden
Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die zur Herstellung von Hydrophonen verwendet werden können, jedes mit seinen eigenen einzigartigen Eigenschaften. Die Art des verwendeten Materials wird typischerweise durch die spezifische Anwendung bestimmt, für die das Hydrophon verwendet wird.
Das am häufigsten in Hydrophonen verwendete Material ist piezoelektrische Keramik. Dieses Material ist piezoelektrisch, das heißt, es erzeugt bei mechanischer Belastung eine Spannung. Piezoelektrische Keramiken werden typischerweise in der medizinischen Ultraschallbildgebung verwendet, da sie in der Lage sind, ein qualitativ hochwertiges Signal zu erzeugen.
Andere Materialien, die zur Herstellung von Hydrophonen verwendet werden können, umfassen piezoelektrische Polymere, piezoelektrische Kristalle und magnetostriktive Materialien. Jedes dieser Materialien hat seine eigenen Vor- und Nachteile, die es für verschiedene Anwendungen mehr oder weniger geeignet machen.
Anwendungen von Hydrophonen
Hydrophone sind Geräte, die dazu bestimmt sind, Unterwassergeräusche zu erkennen und zu messen. Sie werden häufig für wissenschaftliche Forschungszwecke verwendet, beispielsweise um die Geräusche von Walen und anderen Meerestieren zu untersuchen. Hydrophone können auch für kommerzielle Zwecke verwendet werden, z. B. zum Aufspüren von Unterwasserlecks oder zur Überwachung des Meeresverkehrs.
Fazit
Hydrophone sind Geräte, die verwendet werden, um Schallwellen in elektrische Signale umzuwandeln. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Unterwasserkommunikation, Sonar und Unterwasserkartierung. Hydrophone funktionieren, indem sie die Energie von Schallwellen in elektrische Energie umwandeln. Die Menge an elektrischer Energie hängt von der Intensität der Schallwelle ab.