Sådan fungerer LRAD

I november 2005, pirater angreb krydstogtskibet Seabourn Spirit ud for Somalias kyst. Piraterne var i en lille båd, men de havde maskingeværer og raketdrevne granater. Krydstogtskibet, på den anden side, havde en Long Range Acoustic Device (LRAD) .

Mange medier krediterede LRAD med advarsel fra piraterne, forlader Seabourn Spirit uskadt. Noget af dækningen var temmelig dramatisk. Nyhedshistorier beskrev LRAD som et sonisk våben, der affyrede en lydstråle mod piraterne og kørte dem væk.

Hvad gør lyd til et våben? I denne artikel, Vi gennemgår det grundlæggende i lyd og diskuterer præcis, hvordan LRAD producerer sin "lydstråle". Vi vil også undersøge LRADs hyldest- og advarselsegenskaber og andre anvendelser til lyd.

Jo højere en lyd er, jo mere det bevæger strukturerne i dit øre. Jo højere dens tonehøjde, jo hurtigere det bevæger dem. Høj eller høj lyd kan krydse tærskel for smerte , eller det punkt, hvor en lyd er smertefuld. Sådan sammenligner nogle hverdagslyde med LRAD:

• Normal samtale:60 dB
• Græsslåmaskine:90 dB
• Tærskel for smerte:130 dB, afhængig af personens tolerance
• LRAD maksimal kontinuerlig lydstyrke:162dB

1. En gennemgang af lyd og hørelse
2. Sådan fungerer LRAD -enheden
3. LRAD og Directional Sound
4. Fordele og ulemper ved LRAD

En gennemgang af lyd og hørelse

Uanset hvad der skaber det, lyden er altid lavet af bølger . Disse bølger bevæger sig gennem stof, såsom luft, vand eller jorden. De interagerer med sagen (og i nogle tilfælde med hinanden), mens de går. Animationen herunder viser dig det grundlæggende i lydbølger, og hvordan de rejser. Hvis du allerede ved, hvordan lydbølger fungerer, bare spring til det næste afsnit.

Lydbølger kan passere gennem hinanden uden megen forvrængning eller ændring. Men under de rigtige betingelser, lydbølger kan ændre hinanden dramatisk. For eksempel, identiske lydbølger, der er ud af fase (deres komprimeringer og sjældenheder er omvendt) kan annullere hinanden. På den anden side, identiske bølger i fase kombinere deres kompressioner og sjældenheder, fordobling af deres amplitude.

Når lydbølger rejser, de spredte sig i alle retninger i en buet bølge front . Jo længere de rejser fra kilden, jo mere de spredes og jo mere støjsvag lyden bliver. Men højfrekvente bølger spreder sig ikke så meget som lavfrekvente bølger. Også, bølger med lange bølgelængder rejser generelt længere end dem med korte bølgelængder.

Der er masser af andre ting at lære om lyd, men det er det, du har brug for at vide for at forstå LRAD. Vi ser på, hvordan LRAD skaber lyd og udnytter disse fysiske egenskaber derefter.

Sådan fungerer LRAD -enheden

LRADs opgave er at lave lyd - masser af lyd. Det producerer meget høj lyd, der kan høres over relativt lange afstande. Men det er ikke begrænset til at producere smertefuld støj til brug som våben. Det kan også forstærke stemmer eller optagelser til et niveau, der er højt og klart, men ikke smertefuldt eller invaliderende.

I stedet for at bruge en stor, bevægelig enhed for at lave al denne lyd, LRAD bruger masser af små. En højttaler bruger normalt en hurtigt bevægelig membran til at lave lyd. LRAD -anvendelserne har en vifte af piezoelektriske transducere . En transducer er simpelthen en enhed, der ændrer en slags energi til en anden form for energi. I dette tilfælde, det ændrer elektriske impulser til lyd.

Et piezoelektrisk materiale er et stof, der er permanent elektrisk polariseret - den har en positivt ladet side og en negativt ladet side. Hvis du lægger pres på et piezoelektrisk materiale, det skaber en elektrisk impuls. På den anden side, hvis du anvender en elektrisk ladning på den, dets molekyler bevæger sig, og det ændrer form. Brug af elektrisk strøm fra et batteri, generator eller anden kilde, LRAD påfører elektrisk ladning til masser af piezoelektriske transducere. Transducerne ændrer hurtigt form og skaber lydbølger.

Anvendelse af en afgift på et piezoelektrisk materiale får det til at ændre form.

Alle disse transducere er fastgjort til en monteringsoverflade. De er forskudt, så flere af dem kan passe ind i et mindre rum. Dette hjælper LRAD med at skabe meget høje lyde - identiske bølger dukker op fra transducerne, og deres amplituder kombineres for at skabe højere lyde.

LRAD og Directional Sound

På den forrige side, vi kiggede på, hvordan LRAD skaber masser af volumen. Så sådan skaber LRAD masser af volumen. Men lyden fra LRAD er også relativt retningsbestemt . Det spredes ikke så meget som lyde fra typiske højttalere. Folk bag eller ved siden af ​​enheden hører stadig lyden, det er ikke så højt. Selv uden for bjælken, lyden kan stadig være høj, så operatører og nærliggende personale bærer ofte høreværn.

LRAD bruger fasen af ​​lydbølgerne, enhedens størrelse og luftens egenskaber for at skabe mere retningsbestemt lyd:

• De ydre transducere er ikke helt i fase med de indre transducere. Lydbølgerne interagerer med hinanden, annullere nogle af de yderste bølger og gøre lyden mindre hørbar uden for "strålen".
• Enhedens diameter er større end de fleste bølgelængder, den producerer. Dette gør det muligt for enheden at oprette en bølgefront, der er mere flad end afrundet, så lyden ikke spredes.
• Luft forstyrrer lydbølger, når de passerer igennem det. Da LRADs lydbølger interagerer med luften, de skaber yderligere frekvenser inden for bølgen. Sådanne bølger omtales som parametrisk genereret , og mange talere forsøger at forhindre dem. LRAD bruger dem til at skabe et større område af pladser og tilføje volumen.

Resultatet er i det væsentlige en højttaler, der kan modtage input fra en mikrofon, en optageenhed eller en Phraselator -oversættelsesenhed. Det kan derefter forstærke dette input, tillader lovhåndhævelse, sikkerheds- og militærpersonale for at give instruktioner og advarsler eller for at rydde bygninger og sprede folkemængder. Hvis disse verbale instruktioner ikke giver et resultat, LRAD kan producere en høj advarselstone, der nærmer sig eller passerer tærsklen for smerte.

Når det bruges til at forårsage smerte eller desorientering, LRAD er en ikke-dødeligt våben . Næste, vi vil se på fordele og ulemper ved at bruge LRAD på denne måde.

Grundlæggende specifikationer for LRAD 2000x:

• Område:8, 900 meter (tale)
• Strålebredde:+/- 15 ° @ 1,0 kHz/-3dB
• Maksimal output:162dB SPL på 1 meter

Fordele og ulemper ved LRAD

American Technology Corporation (nu LRAD -selskabet) udviklede LRAD efter angrebet på USS Cole i 2000. Dets oprindelige formål var at hjælpe med at håndhæve de sikre zoner omkring amerikanske militærfartøjer. Brug af LRADs standardindstillinger, et skibs besætning kan advare et fartøj om, at det nærmer sig et militærskib og skal ændre kurs. Når det bruges til kommunikation, det er højt og tydeligt, men normalt ikke smertefuldt. Men hvis håndværket ikke ændrer kurs, skibets besætning kan tilsidesætte LRADs standardindstillinger. Det kan derefter producere et højt, irriterende, potentielt smertefuld støj, der virker afskrækkende. Ideelt set, fartøjet ville derefter forlade området uden at skibet skulle bruge dødelig kraft.

Politi og landbaserede militære enheder har fundet anvendelser til LRAD. Ved hjælp af de samme principper, myndigheder kan give advarsler og instruktioner, der er hørbare for en stor gruppe mennesker. Lovhåndhævende myndigheder kan bruge enhederne til at give instruktioner til store grupper af mennesker eller beordre dem til at sprede sig, eller at bruge høje lydniveauer til at afskrække folk fra at komme ind i et område eller advare dem væk.

Imidlertid, menneskerettighedsgrupper og hørespecialister har rejst bekymringer om LRAD. Ifølge National Institute on Døvhed og andre kommunikationsforstyrrelser, enhver lyd over 90 dB kan skade en persons hørelse [ref]. Så LRAD kan true hørelsen af ​​alle på vej, uanset om der er tale om en fejl, også når det kun bruges til kommunikation.

Som stun guns, tåregas og mindre dødelig ammunition, LRAD kan bruges i mængdekontrol og andre situationer som et ikke-dødeligt våben. Ikke-dødelige våben er noget kontroversielle. Menneskerettighedsgrupper understreger, at selvom de er mindre dødelige, de er stadig våben og har forårsaget dødsfald under visse omstændigheder. LRAD har især tiltrukket kritik, da dens virkninger kan være permanente, og virkninger af ikke-dødelige våben formodes at være midlertidige.

Endelig, nogle mennesker har sat spørgsmålstegn ved LRAD's effektivitet, da det kan gøre det ubrugeligt at bære enkel høreværn.

Tjek den næste side for links med oplysninger om lyd, LRAD og andre relaterede emner.

Lyd er nyttig til mange ting udover kommunikation og musik. Her er nogle eksempler:

• "Myggen" :Yngre mennesker kan høre højere lyde end ældre mennesker. Myggen udnytter dette, skaber en høj lyd for at drive slentrende teenagere væk, efterlader de fleste voksne upåvirket.
• Ultralyd : Bruges til at stille medicinske diagnoser, ultralydsstråler lader læger undersøge indre organer og udvikle fostre.
• SONAR : Lydbølger hopper ud af objekter, og SONAR bruger denne ejendom til placering og navigation af undervandsobjekter.
• Ekstrakorporeal shockwave litotripsy (ESWL): Dette er et smart udtryk for at bruge kraftige lydbølger til at bryde nyresten.
• Sonic skruetrækker: I BBC -tv -serien "Doctor Who, "Lægen bruger en skruetrækker, der udsender soniske impulser til at gøre næsten alt.

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer høringen
• Sådan fungerer højttalere
• Sådan fungerer oprørskontrol
• Sådan fungerer Surround Sound
• Sådan fungerer guitarer
• Sådan fungerer elektriske guitarer
• Hvad er en decibel, og hvad er den højeste lyd, jeg kan høre, før det gør ondt i mine ører?

Flere store links

• LRAD Corporation
• Acoustics.org:Akustiske ofte stillede spørgsmål og vejledninger
• The Soundry:Physics of Sound
• University of Georgia Hyperphysics
• Ikke-dødelige våben

Kilder

• American Technology Corporation årsrapport. http://www.sec.gov/Archives/edgar/data/924383/000101968705003508/atc_10k-093005.htm
• American Technology Corporation pressemeddelelser 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. "Lydens fysik." Prentice-Hall, Inc. 1982.
• Blenford, Adam. "Krydstogtslinjer vender sig til Sonic Weapon." BBC nyheder, 8. november kl. 2005. http://news.bbc.co.uk/2/hi/africa/4418748.stm
• Jewell, Mærke. "Sound-Beam Inventor tager prisen." MSNBC. 17. april kl. 2005. http://msnbc.msn.com/id/7536267/
• "Langdistance akustisk enhed - LRAD." Forsvarsopdatering. Udgave 1, 2005. http://www.defense-update.com/products/l/LRAD.htm
• "Master Blaster:A New Noisemaker." Newsweek. 12. juli kl. 2005. http://www.msnbc.msn.com/id/5359306/site/newsweek/
• Materialer efter design:Piezoelektriske materialer. http://www.mse.cornell.edu/courses/engri111/piezo.htm
• NDT -ressourcecenter:Piezoelektriske transducere. http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/EquipmentTrans/piezotransducers.htm
• Smerte, John. "Skib sprængte tropper med sonisk våben." BrietBart.com, AP -udgivelse, 7. november kl. 2005. http://www.breitbart.com/news/2005/11/07/D8DNUV2G3.html
• Ravilious, Kate. "Hemmelighederne med soniske våben." Værgen. 8. november kl. 2005. http://www.guardian.co.uk/science/story/0, 3605, 1636903, 00.html
• "Tropper får High-Tech Noisemaker." CNN. 3. marts 2004. http://www.cnn.com/2004/TECH/ptech/03/03/sonic.weapon.ap/
• U.S. patentansøgning 20050286346. "Høj intensitet retningsbestemt elektroakustisk lydgenererende system til kommunikationsmålretning."
• "Amerikanske tropper har lydvåben." Washington Times, 2004. http://washingtontimes.com/national/20040307-120634-6220r.htm

=