Hvordan akustik opdagede artilleri i WWI

Under Første Verdenskrig, William Lawrence Bragg ledet et team af ingeniører i udviklingen af ​​en akustisk metode til at lokalisere fjendens artilleri, arbejde, der var så vellykket, at det hurtigt blev brugt bredt i hele den britiske hær.

Metoden, kendt som lydspændende, blev også vedtaget af den amerikanske hær, da de sluttede sig til krigen, og tjente Bragg en militær dekoration fra de britiske væbnede styrker.

Braggs historie vil blive præsenteret på det 177. møde i Acoustical Society of America af ASA Fellow Dan Costley, en forsker i lydområde hos U.S. Army Engineer Research and Development Center.

ASA-mødet løber 13.-17. Maj kl. i Galt House i Louisville, Kentucky.

I 1914, to forskere i Paris var begyndt at arbejde på tanken om, at forskellen i den tid, hvor lyden ankom, kunne bruges til præcist at lokalisere artilleribatterier:Charles Nordmann, en astronom, og Lucien Bull, en medicinsk forsker, der dengang arbejdede på en metode til at registrere hjerteslag.

Parret havde allerede udført eksperimenter i skoven nær Paris, da australskfødte Bragg blev flyttet fra sin stilling i det britiske kavaleri til at arbejde med problemet i 1915.

I løbet af de næste par år byggede Bragg et hold, der forbedrede teknikken, indtil det var i stand til at lokalisere fjendens kanoner inden for 10 meter.

"Det er imponerende, hvordan de fornyede og løste problemer, "Sagde Costley.

Nogle af deres kreative innovationer omfattede indpakning af mikrofonen i camouflagenet for at reducere vindstøj og gøre en ammunitionsboks til en mikrofon, der var godt tilpasset de lave frekvenser af artillerieksplosionerne.

Den nye Tucker -mikrofon, opkaldt efter sin opfinder William Tucker, et medlem af Braggs team og London University fysiker, var et stort fremskridt for systemet.

En opvarmet platinatråd over munningen af ​​ammunitionskassen var det aktive element. Resonansen fra lavfrekvente bomme forstyrrede luften omkring ledningen, køler det, ændre dens modstand og skabe signalpulsen.

I modsætning til de tidligere kulstofmikrofoner, den kunne skelne mellem pistolens lanceringseksplosion og den soniske bom, den genererede, da den kørte over hovedet, og endda skelne mellem artillerityperne.

En anden nyskabelse var galvanometeret "harpe":Dens strenge var en række kobbertråde mellem magneter, hver tilsluttet separate mikrofoner skjult over en kilometer eller mere i begge retninger.

Når der kom et elektrisk signal fra mikrofonerne, strømmen ville få ledningen til at bevæge sig på grund af interaktionen med magnetfeltet. En kontinuerlig filmrulle under ledningerne registrerede den nøjagtige timing af pulsen fra hver mikrofon meget mere præcist end tidligere metoder baseret på menneskelige observationer - en fremgangsmåde tyskerne brugte indtil krigens slutning.

Kun få minutter efter angrebet kunne filmen udvikles og beregningerne afsluttes for at afsløre fjendens placering.

"Folk har digitaliseret filmene og kan afspille dem - du kan høre kanonerne, "sagde Costley.

I sidste ende skyldtes gruppens succes Braggs videnskabelige lederskab, forklarede Costley. Han var bekendt med at arbejde sammen, efter at have arbejdet med sin far, William Henry Bragg, på røntgendiffraktion. Parrets indsigt i røntgenstråler gav dem Nobelprisen i fysik i 1915. William Lawrence Bragg var dengang 25 år gammel og er fortsat den yngste person til at vinde den fysiske nobel.

"Bragg opmuntrede til den innovation, der løste mange af de praktiske problemer. Han var virkelig god til at give kredit til folk på sit hold, sagde Costley.