فروشگاه انلاین شرکت الکترو هوشمند کیا

بلاگ

 

 

 

 

 

 

 

کیا کیانی : 

مهندسی الکترونیک . ارتباطات و مخابرات ماهواره ای راه دور 

 

1 طیف فرکانس صوتی

2 metal detector

بازه فرکانسی قابل شنیدن توسط انسان، طیف فرکانس صوتی نام دارد.

فرکانس صوت نیز مانند هر بسامد دیگری با واحد هرتز سنجیده می‌شود.

انسان در بدو تولد می‌تواند فرکانس‌های صوتی بین ۲۰ هرتز تا ۲۰۰۰۰ هرتز (۲۰ کیلوهرتز) را بشنود که معمولاً با بالا رفتن سن فرد و صدمات شنوایی، از وسعت این بازه کم می‌شود.

اما استاندارد ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز، نماینده بازه صداهایی است که در زندگی روزمره و موسیقی می‌شنویم.

شناخت کامل بازه فرکانسی ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز و محدوده‌های مختلف آن، به شما در این موارد کمک خواهد کرد:

  • توصیف صدا و موسیقی
  • درک مشخصات فنی لوازم صوتی
  • تنظیم ایکولایزر
  • درک بهتر صداهایی که می‌شنوید

بسیاری از مطالب نوشته‌شده در این زمینه، دارای واژگانی بسیار فنی هستند که ممکن است درک این مبحث را پیچیده‌تر کند.

شناخت و درک طیف فرکانس صوتی می‌تواند در بسیاری از مواقع مفید بوده و به درک موضوعات صوتی دیگر نیز کمک کند.

حتماً تا‌به‌حال پیش آمده است که بخواهید به وسیله یک ایکولایزر گرافیکی، پاسخ‌دهی فرکانسی سیستم صوتی خود را تغییر دهید.

در این مواقع، داشتن یک درک کلی از طیف فرکانس صوتی به شما کمک می‌کند که بدون نیاز به آزمون و خطا، با تنظیم ایکولایزر به نتیجه دلخواه دست پیدا کنید.

در این مقاله، طیف فرکانس صوتی را با استفاده از واژگان ساده توضیح خواهیم داد تا به درک بهتری از اصطلاحات و جزئیات این زمینه دست پیدا کنید.

فرکانس صدا چیست؟

زمانی که صدا در یک واسطه مانند هوا تولید می‌شود، مولکول‌های هوا به جنبش درمی‌آیند. وقتی که این جنبش هوا وارد گوش ما می‌شود، اجزای داخلی گوش نیز با همان فرکانس به جنبش درمی‌آیند.

سپس این جنبش توسط اعصاب گوش و در قالب سیگنالی الکتریکی به مغز ما منتقل شده و ما آن را به‌عنوان صدا درک می‌کنیم.

موزیسین‌ها بسامد این جنبش را کوک یا زیر و بمی (pitch) می‌نامند؛ اما در مباحث علمی و فنی، از عبارت فرکانس استفاده می‌شود.

فرکانس یا بسامد، تعداد دفعاتی است که یک چرخه موج در ثانیه تکرار می‌شود. هرچه این فرکانس بالاتر باشد، صدایی با کوک بالاتر خواهیم شنید.

 

عکس بالا به وسیله یک اُسیلوسکوپ دیجیتال ساخته شده است. در این عکس، یک چرخه از موجی سینوسی را می‌بینیم که یک بازنمایی دیجیتال از یک موج صوتی تکرارشونده است. موج سینوسی ساده‌ترین صدایی است که می‌توان تولید کرد.

 

همانطور که در تصویر نشان داده شده است، طول یک چرخه موج، فاصله بین نقاط A و B است. فرکانس یا بسامد، اندازه‌گیری چرخه‌های موج در ثانیه بوده و واحد اندازه‌گیری آن هرتز (Hertz/Hz) است. برای مثال، اگر موجی از صوت، ۲۰ چرخه در ثانیه داشته باشد، دارای فرکانس ۲۰ هرتز است که فرکانس صوتی بسیار پایینی است و اگر یک موج صوتی، ۱۰۰۰۰ چرخه در ثانیه داشته باشد، فرکانس آن ۱۰۰۰۰ هرتز یا ۱۰ کیلوهرتز است که به درک گوش انسان، فرکانسی بسیار بالا‌تر بوده و دارای کوک بالاتری است.

بازنمایی صدا

شنوندگان موسیقی معمولاً به یک اسیلوسکوپ جهت دیدن تصاویر فرکانس صدا دسترسی ندارند. همچنین تصاویر ساخته‌شده توسط اسیلوسکوپ، تنها برای تحلیل اصوات ساده مانند موج‌های سینوسی کاربرد دارد و یک قطعه موسیقی کامل، بسیار پیچیده‌تر از یک موج سینوسی است و نیاز به روشی متفاوت برای نمایش دارد.

 

این عکس، یک نمایش گرافیکی از دو صدای ذکرشده در بالا (دو موج سینوسی در فرکانس‌های ۲۰ هرتز و ۱۰ کیلوهرتز) است که شبیه به یک ایکولایزر گرافیکی است. در این شکل، محدوده‌های فرکانسی در محوری افقی نمایش داده شده‌اند و در پایین تصویر، اعدادی نوشته شده است که هر محدوده فرکانسی را مشخص می‌کند. محور عمودی در این تصویر، بیانگر حجم صدا در هر محدوده‌ فرکانسی است.

 

موسیقی بسیار پیچیده‌تر از این دو موج ساده است و شامل ترکیب هزاران فرکانس با یکدیگر می‌شود.

بازه فرکانسی کامل در یک قطعه موسیقی، پیچیده‌تر از آن است که بتوان آن را به‌سادگی درک کرد. به همین دلیل، ایکولایزرهای گرافیکی، آن را به چند محدوده فرکانسی تقسیم کرده تا بتوانید به وسیله آن، بخش‌های مختلف فرکانسی در موسیقی را توصیف کرده و همچنین، از طریق تنظیم حجم صدای هر یک از این محدوده‌ها، ماهیت صوتی سیستم صوتی خود را تغییر داده یا نقایص آن را برطرف کنید.

تقسیم‌بندی طیف فرکانس صوتی

طیف فرکانسی معمولاً به هفت محدوده، باند یا بازه تقسیم می‌شود که در پایین به آنها اشاره خواهیم کرد:

ساب بِیس: ۱۶ تا ۶۰ هرتز

بیس: ۶۰ تا ۲۵۰ هرتز

لو-میدرنج (lower midrange یا قسمت پایین دامنه میانی): ۲۵۰ تا ۵۰۰ هرتز

میدرنج: ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ هرتز

های-میدرنج (higher midrange یا قسمت بالای دامنه میانی): ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ هرتز

پرزنس: ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ هرتز

بریلینس: ۶۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز

فرکانس‌های شروعی و پایانی این محدوده‌ها ممکن است در منابع مختلف کمی فرق داشته باشد؛ اما رایج‌ترین حالت آنها در فهرست بالا ذکر شده است.

اصطلاحات ساده برای محدوده‌های فرکانسی

ساب بیس و بیس: بیس

لو-میدرنج، میدرنج و های-میدرنج: میدرنج

پرزنس و بریلینس: تربل (Highs یا Treble)

همانطور که در بالا ذکر شده است، می‌توان محدوده‌های هفت‌گانه فرکانسی را به سه گروه کلی تقسیم کرد. در ایکولایزرهای ساده‌تر و سیستم‌های صوتی ارزان قیمت، این هفت بخش به سه بخش بیس (شامل ساب بیس و بیس)، میدرنج (شامل لو-میدرنج، میدرنج و های-میدرنج) و تربل (شامل پرزنس و بریلینس) تقسیم می‌شوند. 

این سه گروه کلی را می‌توان به‌صورت ساده چنین نامید:

بیس: صداهای پایین

میدرنج: صداهای میانی

تربل: صداهای بالا

احتمالاً اصطلاحات ساده ذکرشده در بالا را شنیده‌اید. این اصطلاحات، ساده‌ترین روش توصیف محدوده‌های فرکانسی هستند که در آن، بیس را صداهای پایین، میدرنج را صداهای میانی و تربل را صداهای بالا می‌نامند. جهت توصیف محدوده‌های فرکانسی، می‌توان از این لغات نیز کمک گرفت و استفاده از آنها هیچ ایرادی ندارد.

ساب بیس (۱۶ تا ۶۰ هرتز)

 

این محدوده که از ۱۶ هرتز تا ۶۰ هرتز را شامل می‌شود، پایین‌ترین محدوده فرکانسی قابل شنیدن توسط انسان است.

 

جهت شنیدن دقیق این محدوده فرکانسی، به هدفون یا اسپیکری باکیفیت یا یک ساب‌ووفر نیاز دارید. همچنین تولید این محدوده فرکانسی توسط اسپیکرها و هدفون‌ها، توان زیادی از امپلیفایر می‌طلبد و این توان نیز باید با کمترین اعوجاج ممکن به درایورهای وسیله صوتی شما انتقال پیدا کند.

در اسپیکرها، سایز ووفر بیس و طراحی آن، رابطه مستقیمی با پایین‌ترین فرکانس قابل تولید توسط اسپیکر و حجم این فرکانس دارد.

در صورت تقویت این محدوده به وسیله ایکولایزر، صدایی قدرتمند‌تر حاصل می‌شود؛ اما زیاده‌روی در تقویت ساب بیس، تأثیر منفی بر کیفیت کلی صدا می‌گذارد و تفکیک صدا را نیز دچار افت قابل توجهی می‌کند. این افت تفکیک بیشتر در محدوده بیس رخ داده و ممکن است در صورت وجود انرژی بیش‌ازحد در محدوده ساب بیس، تا میدرنج نیز ادامه پیدا کند و صداهای محدوده میدرنج را دچار اعوجاج و تداخل کند.

در اوایل این مقاله به این امر اشاره کردیم که گوش انسان حداکثر قادر به شنیدن فرکانس‌هایی از ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز است؛ اما محدوده ساب بیس شامل فرکانس‌های پایین‌تر از ۲۰ هرتز نیز می‌شود. اکنون سؤال اینجاست که چگونه می‌توان فرکانس‌های پایین‌تر از ۲۰ هرتز را شنید؟ محدوده فرکانسی ساب بیس تنها توسط گوش درک نمی‌شود؛ بلکه به دلیل پایین بودن فرکانس و لرزش زیاد، سایر اجزای بدن نیز آن را حس می‌کنند. فرکانس‌های پایین‌تر از ۲۰ هرتز معمولاً در افکت‌های صوتی فیلم‌ها و یا در موسیقی‌های تجربی شنیده می‌شوند. همچنین دامنه آوایی بسیاری از کیک درام‌ها و سینتی‌سایزرها و همچنین برخی از سازهای ارکسترال مانند هارپ و باسون نیز شامل فرکانس‌های پایین‌تر از ۲۰ هرتز می‌شود.

بیس (۶۰ تا ۲۵۰ هرتز)

 

همانطور که از نام این محدوده فرکانسی پیداست، صدای محبوب بیس در این محدوده قرار دارد. بازه فرکانسی محدوده بیس از ۶۰ هرتز تا ۲۵۰ هرتز امتداد پیدا می‌کند. با تحول شیوه‌های ضبط و ذخیره‌سازی موسیقی در دهه‌های اخیر، این محدوده بیشترین پیشرفت کیفی را داشته است. 

 

شاخصه‌هایی مانند طراحی اسپیکر و درایورها، وجود ساب‌ووفر در سیستم صوتی و پردازشگرهای سیگنال دیجیتال (DSP)، نقش بارزی در حجم و کیفیت پخش این محدوده فرکانسی دارند. تولید این محدوده فرکانسی توسط سیستم‌های صوتی نیاز به توان بیشتری نسبت به فرکانس‌های بالاتر دارد. دلیل اصلی این امر، حساسیت پایین گوش انسان به فرکانس‌های پایین و در نتیجه، نیاز به تولید صدایی با حجم بیشتر در این محدوده است. یک امپلیفایر قدرتمند با اعوجاج خروجی پایین، توانایی تولید بیسی باکیفیت‌تر و حجیم‌تر از یک امپلیفایر ضعیف‌تر با اعوجاج خروجی بالا دارد.

ضعف حجم صدا در این بخش، منجر به نحیف شدن صدا شده و تقویت آن، باعث گرم‌تر شدن صدا می‌شود. در صورتی که قله‌ای در این بخش از پاسخ‌دهی فرکانسی سیستم صوتی وجود داشته باشد یا موسیقی حجم صدای زیادی در این محدوده داشته باشد، صدایی کُند و کم‌جزئیات حاصل خواهد شد.

لو-میدرنج (۲۵۰ تا ۵۰۰ هرتز)

 

لو میدرنج و قسمت بالایی بیس، نقشی بسیار مهم در موسیقی دارند؛ زیرا این محدوده شامل فرکانس بنیادی (fundamental frequency) بسیاری از سازهای آکوستیک می‌شود. محدوده لو میدرنج از ۲۵۰ هرتز شروع شده و تا ۵۰۰ هرتز ادامه دارد.

 

فرکانس بنیادی

فرکانس بنیادی یک صدا، بلند‌ترین فرکانس آن و بسامد تعیین‌کننده کوک آن است.

ضعف در این محدوده باعث می‌شود که صدای خواننده و آلات موسیقی آکوستیک غیرطبیعی به نظر برسد. این ضعف خصوصاً تأثیر زیادی بر روی صدای خواننده می‌گذارد؛ زیرا رنگ و ماهیت صدای انسان معمولاً در این محدوده فرکانسی قرار دارد.

مهندسین صدا معمولاً با صدای خود و با صحبت در یک میکروفون، سیستم‌های صوتی را تنظیم و کالیبره می‌کنند. دلیل این امر، شناخت عمیق ما از صدای خودمان است و با شنیدن صدای خود در یک سیستم صوتی، می‌توانیم به‌سرعت به نقایص آن پی ببریم.

اگر در یک آهنگ، صدای خواننده و سازهایی مانند گیتار بیس، ویولن‌سل و اسنر درام از عمق لازم برخوردار نباشد، احتمالاً صدا در بخش لو میدرنج دچار ضعف است.

میدرنچ (۵۰۰ تا ۲۰۰۰ هرتز)

 

به بخش میانی صدا یعنی میدرنج می‌رسیم؛ محدوده‌ای که وُکال موسیقی (صدای خواننده) و دیالوگ و اکثر افکت‌های صوتی فیلم‌ها در آن قرار دارد.

 

اکثر حجم صدای خروجی اسپیکرها و هدفون‌های ارزان‌ قیمت و همچنین بلندگوی دستگاه‌های قابل حمل مانند تلفن همراه و تبلت، در این محدوده متمرکز شده است. 

محدوده فرکانسی میدرنج از ۵۰۰ تا ۲۰۰۰ هرتز وسعت دارد.

این محدوده، فرکانس‌های کمی بالاتر از فرکانس‌های بنیادی و هارمونیک‌های پایین را در بر گرفته و بسیاری از جزئیات موسیقی را شامل می‌شود. زمانی که مهندسین صدا قصد تنظیم یک موسیقی جهت پخش در رادیو را داشته باشند، تمرکز زیادی بر روی این بخش دارند؛ زیرا رادیو نیز مانند اسپیکرهای ارزان قیمت، تأکید زیادی بر روی میدرنج داشته و تقویت این محدوده، باعث افزایش کیفیت پخش در این دستگاه‌ها می‌شود.

اما تقویت بیش‌ازحد حجم صدا در محدوده فرکانسی ۱ کیلوهرتز، باعث می‌شود که موسیقی ماهیتی بوق‌مانند و یا فلزی به خود بگیرد که امری ناخوشایند است و باعث خستگی گوش شنونده می‌شود.

همچنین اگر سیستم صوتی شما عملکردی ضعیف در این محدوده داشته باشد، مدت زمانی که می‌توانید بدون خستگی به موسیقی گوش دهید، کاهش پیدا می‌کند.

های-میدرنج (۲ تا ۴ کیلوهرتز)

 

های میدرنج محدوده‌ای از طیف فرکانس صوتی است که گوش انسان بالاترین حساسیت را به آن دارد.

 

فرکانس صوتی حروف بی‌صدا مانند «ک»، «پ»، «س» و «ت» در این محدوده قرار دارد.

یک سیستم صوتی برای اینکه صدای گوینده و یا خواننده را شفاف به گوش ما برساند، باید عملکردی قوی در این محدوده داشته باشد.

محدوده فرکانسی‌ های-میدرنج از ۲ کیلوهرتز تا ۴ کیلوهرتز وسعت دارد.

تکامل ما انسان‌ها و شکل فعلی گوش ما، باعث شده که فرکانس‌های محدوده ۳٫۵ کیلوهرتز در گوش میانی ما طنین‌افکن شده و تشدید شوند. در واقع گوش میانی ما در این فرکانس مانند یک امپلیفایر درونی عمل می‌کند و باعث می‌شود که صداهای موجود در این محدوده را آسان‌تر و با حجم بالاتری بشنویم. به همین دلیل، اگر موسیقی در این بخش دچار ضعف باشد، به‌سرعت متوجه آن می‌شویم. از سوی دیگر، اگر سیستم صوتی ما این بخش را بیش‌ازحد تقویت کند، شنیدن موسیقی به وسیله آن برایمان ناخوشایند شده و به‌سرعت دچار خستگی گوش می‌شویم.

این محدوده، حامل بخشی مهم از جزئیات صدای انسان است و معمولاً کسانی که علاقه به شنیدن موسیقی کُرال، موسیقی اپرا و یا پادکست‌ دارند، هدفون‌ها و اسپیکرهایی که عملکردی قوی در این محدوده فرکانسی دارند را به سایر گزینه‌ها ترجیح می‌دهند.

همچنین صدای بسیاری از سازهای کوبه‌ای نیز در این محدوده فرکانسی وجود دارد.

عملکرد قوی در میدرنج یا به اختصار “مید”، امری تعیین‌کننده برای کیفیت صدای کلی یک هدفون یا اسپیکر است. هنگامی که در حال تست یک هدفون یا اسپیکر جهت خرید هستید، بر روی این محدوده تمرکز کرده تا مطمئن شوید که گزینه مورد نظرتان، عملکردی قوی در این بخش داشته و صدایی پُرجزئیات، غنی و عمیق را در این محدوده تولید می‌کند.

پرزنس (۴ تا ۶ کیلوهرتز)

 

محدوده پرزنس (Presence) حامل بخش مهمی از وضوح فرکانس‌های بالای‌ موسیقی است.

 

شفافیت و کیفیت بالا در این محدوده فرکانسی، به شما حس نشستن در روبروی یک اجرای زنده را خواهد داد.

محدوده فرکانسی Presence از ۴ تا ۶ کیلوهرتز ادامه پیدا می‌کند.

حرف “س” در صدای انسان در این محدوده فرکانسی قرار دارد. تقویت بیش‌ازحد این محدوده، حواس شنونده را از بقیه اجزای موسیقی پرت کرده و منجر به خشن شدن صدای وکال و سنج‌ها و به دنبال آن، خسته‌کننده شدن تجربه شنیداری می‌شود.

هنگام نوسازی و ریمستر آلبوم‌های قدیمی، این محدوده تقویت می‌شود تا موسیقی مورد نظر، ماهیت صوتی مدرن‌تری به خود گرفته و کیفیت آن با موسیقی‌های ساخته‌شده به وسیله روش‌های نوین، قابل رقابت شود.

کیفیت و توازن بالا در این محدوده در موسیقی و سیستم‌های صوتی، گرمای لذت‌بخشی به صدای سازهای زهی، سینتی‌سایزرها و موسیقی ارکسترال می‌بخشد.

بریلینس (درخشندگی)(۶ تا ۱۶ کیلوهرتز)

 

همانطور که از نام آن پیداست، محدوده فرکانسی بریلینس (Brilliance) حامل درخشندگی و شفافیت تربل موسیقی است و شامل فرکانس‌های ۶ تا ۱۶ کیلوهرتز می‌شود.

 

همانطور که ذکر شد، تقویت محدوده فرکانسی Brilliance، همچون محدوده Presence، منجر به خشن شدن ماهیت صوتی سیستم صوتی شما می‌شود و توصیه می‌کنیم که در تقویت آن زیاده‌روی نکنید.

محدوده فرکانسی ۱۰ کیلوهرتز تأثیر مهمی در شفافیت کلی صدا دارد. این محدوده درخشش موسیقی را افزایش داده و جزئیات آن را شفاف‌تر به گوش می‌رساند.

فرکانس‌های بالاتر از ۱۰ کیلوهرتز، بازه Air یا هوا نامیده می‌شوند. توصیف محدوده Air دشوار است؛ اما اگر این محدوده توسط سیستم صوتی شما درست اجرا شود، به‌خوبی متوجه آن خواهید شد.

آلات موسیقی معدودی به جز سینتی‌سایزرها وجود دارند که هارمونی حجیم و حقیقی در این محدوده فرکانسی داشته باشند و صداهای موجود در این بخش معمولاً تأثیری کلی از تمامی اجزای موجود در موسیقی هستند. به همین دلیل، تقویت بیش‌ازحد حجم این محدوده، باعث غیرطبیعی به نظر رسیدن صدا می‌شود.

یکی از محدودیت‌های ساختاری صفحه‌های واینیل، افت حجم محسوس و عدم توانایی آنها در پخش فرکانس‌های بالاتر از ۱۵ کیلوهرتز است. این یکی از دلایلی است که صدای فرمت‌های آنالوگ مانند واینیل‌ها، گرم‌تر و طبیعی‌تر به نظر رسیده و هنوز هم طرفداران خود را دارند.

نگاهی کلی به مبحث طیف فرکانس صوتی

درک نسبی طیف فرکانس صوتی به شما کمک می‌کند که سیستم صوتی خود را به‌خوبی تنظیم کنید و طرز کار آن را نیز درک کنید.

این یک حقیقت است که گوش ما توانایی درک جزئیات بیشتری از چشمان ما و حس بینایی ما دارد. این امر باعث می‌شود که در صورت وجود نقصی در صدا، سریعاً به‌صورت طبیعی متوجه آن شویم و زمانی که طیف فرکانس صوتی توسط سیستم صوتی ما به‌خوبی و با توازنی مناسب پخش شود، به‌صورت ناخودآگاه لذت بیشتری از شنیدن موسیقی می‌بریم.

سیستم‌های صوتی باکیفیت، موسیقی را آنطور که موزیسین‌ها ساخته‌اند، بازتولید می‌کنند.

توجه به طیف فرکانس صوتی در هنگام تنظیم و کالیبراسیون سیستم صوتی باعث می‌شود که موسیقی را به بهترین حالت ممکن شنیده و وقت و حسی که صرف آن شده را بهتر درک کنید.

حال که تا اینجا با این مقاله همراه بودید، می‌توانید تمام اصطلاحات فنی و توصیفی مربوط به مبحث طیف فرکانس صوتی و محدوده‌های آن را درک کرده و از آنها جهت توصیف صدا استفاده کنید .

امواج الکترومغناطیس

 

امواج الکترومغناطیس حاصل از میدان های متغیر مغناطیسی هستند که در فضا انتشار می یابند. میدان های مغناطیسی مناطقی نامرئی (تابش) هستند که توسط الکتریسیته تولید می شوند. با افزایش ولتاژ نیروی امواج الکترومغناطیس هم افزایش می یابد که بر حسب ولت بر متر (V/m) اندازه گیری می شود. در ادامه ی این مقاله بیشتر با انواع امواج، طیف، موج های طولی و عرضی، نحوه ی انتشار و البته تاثیرشان بر مغز آشنا می شویم.

امواج الکترومغناطیس چیست؟

امواج الکترومغناطیسی حاصل میدان های الکتریکی متغییر که توسط نوسان جریان متناوب در طول آنتن است، در واحد زمان ساخته می شوند. امواج الکترومغناطیس حاصل از بر هم کنش امواج الکتریکی متغیر و میدان های مغناطیسی متغیر در طول زمان هستند. واحد زمانی در این امواج تحت عنوان فرکانس موج تعریف می شود. فرکانس به تعداد نوسان یک موج در واحد زمان گفته می شود. در واقع این امواج شکلی از  انرژی می باشدکه به صورت امواج الکتریکی و مغناطیسی در قالب انرژی و به نام فوتون در فضای تحت نفوذ خود ساطع می شود. نمونه هایی از انرژی در امواج الکترومغناطیسی شامل اشعه ایکس (که بیشتر از نظر بالینی برای درمان ضایعات بدخیم مورد استفاده قرار می گیرد) ، نور مرئی ، نور مادون قرمز و موج رادیویی است. این امواج توسط سیم ها و وسایل الکترونیک ایجاد می شوند. با افزایش جریان، قدرت امواج بیشتر خواهد شد که البته با فاصله از آن ها قدرتشان برای آسیب رسانی کمتر می شود. میدان های الکتریکی و مغناطیسی با هم به عنوان میدان های الکترومغناطیسی یا EMF شناخته می شوند که می توانند از ساختمان، موجود زنده و بسیاری از مواد دیگر عبور کنند.

نظریه امواج الکترومغناطیسی

در سال ۱۸۷۳ ، جیمز کلرک ماکسول فیزیکدان اسکاتلندی ، تئوری یکپارچه ای از الکترومغناطیس را مطرح کرد که به علم الکترومغناطیس و چگونگی تعامل ذرات با بار الکتریکی و میدان های مغناطیسی می پردازد.

چهار اثر متقابل الکترومغناطیسی وجود دارد:

۱- نیروی جذب یا دافع بارهای الکتریکی معکوس با مربع فاصله بین آنها است.
۲- قطب های مغناطیسی به همراه جابجایی های الکتریکی یکدیگر را جذب و دفع می کنند.
۳- یک جریان الکتریکی در یک سیم، میدان مغناطیسی تولید می کند که جهت آن به جهت جریان بستگی دارد.
۴- یک میدان الکتریکی متحرک یک میدان مغناطیسی تولید می کند و بالعکس.
۵- ماکسول همچنین برای توصیف این پدیده ها مجموعه ای از فرمول ها را با نام معادلات ماکسول تدوبن نمود.

 

زمینه شکل گیری امواج الکترومغناطیسی ذره ای (فوتون)

فوتون ها به شکل ذره ای امواج الکترومغناطیس گفته می شود و هنگامی ایجاد می شود که ذره زیراتمی مانند الکترون توسط یک میدان الکتریکی شتاب داده و باعث حرکت آن شود. این فعل و انفعال موجب تولید میدانهای الکتریکی و مغناطیسی میگردد، که در یک زاویه از انرژی نوری به نام فوتون با زاویه های صحیح حرکت میکنند.

فوتونها در امواج هارمونیک با بالاترین سرعتی که در جهان امکان پذیر است( ۱۸۶،۲۸۲ مایل در ثانیه (۲۹۹،۷۹۲،۴۵۸ متر در ثانیه) در خلاء حرکت می کنند که به سرعت نور نیز معروف است.  امواج الکترومغناطیسی با توجه به فرکانس، طول موج یا انرژی خود دارای ویژگی های خاص خود می باشند.

 

 

انواع اصلی میدان ها و امواج الکترومغناطیسی

دو دسته اصلی از EMF ها وجود دارد:

  1. EMF با فرکانس بالا (یونساز): شامل اشعه ایکس و گاما که از پرتوهای یونیزان طیف الکترومغناطیسی هستند و این قابلیت را دارند که مستقیما روی سلول ها یا  DNAتاثیر بگذارند.
  2. EMF با فرکانس پایین تا متوسط (غیر یونساز): این نوع از  EMFها جزو تابش غیریونیزان طیف الکترومغناطیسی هستند و به طور مستقیم روی DNA یا سلول ‌ها تاثیر نمی گذارند. این میدان ها از خطوط برق، وسایل برقی، امواج رادیویی، نور مرئی، امواج مایکروویو و تشعشعات مادون قرمز ایجاد می شوند. البته عدم تاثیر گذاری این امواج بر روی یاخته های موجودات هنوز در حال پژوهش های گوناگون بوده و تاثیر پذیری موجودات از میدان های الکتریکی با فرکانس بالا همچنان محل بحث و تحقیقات دانشمندان است. نمونه این موضوع تاثیرات امواج موبایل ، امواج مایکرویو و …بر روی انسان است.
 

طیف الکترومغناطیس چیست؟

منظور از طیف الکترومغناطیسی تمام فرکانس های ممکن انرژی الکترومغناطیسی است که از طول موج های بسیار بلند (در فرکانس پایین مانند امواج برق) تا طول موج های بسیار کوتاه (اشعه ایکس و گاما) متغیر می باشد. طول موج به طول یک موج در یک نوسان کامل اتلاغ می شود. فرکانس در واقع عکس این موضوع است و به تعداد نوسانات در واحد زمان گفته می شود.

به صورت کلی امواج الکترومغناطیس در هر شکل از طیف هایی که در انواع امواج با آن ها آشنا شدیم دارای ویژگی های مختلفی مثل نحوه ی تولید یا تابش، نحوه ی تعامل با محیط و کاربرد هستند. در واقع طیف الکترومغناطیسی، بازه ی فرکانس های تابش الکترومغناطیسی است که از بسامدهای کم رادیویی تا پرتوهای گاما را شامل می شود. در ادامه می خواهیم بیشتر با منابع تولید و انتشار امواج آشنا شویم.

طیف سنجی امواج الکترومغناطیسی:

امواج الکترومغناطیس رایج عبارتند از: امواج رادیویی ، مایکروویوها ، مادون قرمز (IR) ، نور مرئی ، ماوراء بنفش (UV) ، اشعه X و اشعه گاما.

به طور معمول  پرتوهایی با انرژی کم مانند امواج رادیویی طول موج بلندتری دارند و در عوض پرتوهائی مانند: مایکروویو، مادون قرمز، مرئی و نور ماوراء بنفش طول موج کوتاه تری را دارند. همچنین امواجی با انرژی بسیار بالا، مانند پرتوهای X و اشعه گاما نیز بر اساس میزان انرژی فوتون ان ها بررسی می شود.

فرکانس:

تعداد برآمدگی هایی که در یک ثانیه از یک نقطه معین عبور می کنند به عنوان فرکانس موج توصیف می شوند.

 

طول موج

امواج الکترومغناطیس دارای برآمدگی ها و فرورفتگی هایی مشابه موج های اقیانوس هستند. فاصله بین این برآمدگی ها و فرورفتگی ها، طول موج است. کوتاهترین طول موج فقط کسری از اندازه اتم است، در حالی که طولانی ترین طول موج هایی که دانشمندان در حال حاضر مطالعه می کنند می توانند از قطر سیاره ما بزرگتر باشند.

 

نحوه ی انتشار امواج الکترومغناطیس

در محل زندگی ما یعنی کره ی زمین هم EMF های طبیعی وجود دارد و هم مصنوعی. به عنوان مثال انرژی که باعث می شود قطب نما جهت شمال را نشان دهد نمونه ی یک موج الکترومغناطیسی طبیعی است. EMF های مصنوعی یا ساخت بشر در دو دسته ی فرکانس های رادیویی و ELF یعنی بخش های غیر یونیزه کننده ی طیف الکترومغناطیس قرار می گیرند و از منابع مختلفی ایجاد می شوند که در ادامه با آن ها آشنا می شویم.

  • EMF  هایی با فرکانس بسیار پایین: مانند خطوط برق، سیم کشی برق و وسایل برقی (ریش تراش، سشوار، پتوهای برقی و…)
  • تابش فرکانس رادیویی: این نوع از امواع از طریق دستگاه ها و تجهیزات مخابراتی بی سیم مخصوصا تلفن های همراه، کنتورهای هوشمند و دستگاه های بی سیم قابل حمل مانند تبلت ها و رایانه های لپ تاپ. سایر منابع تشعشعات رادیویی عبارتند از:
  • سیگنال های رادیویی و تلویزیونی
  • رادارها یا ایستگاه های ماهواره ای، دستگاه های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) و تجهیزات صنعتی (این دستگاه ها در فرکانس های رادیویی کمی بالاتر از تلفن های همراه کار می کنند).
  • مایکروویوها که فرکانس های رادیویی تا حدی بالاتر از تلفن های همراه منتشر می کنند.
  • تلفن های بی سیم که معمولا فرکانس های رادیویی مشابه تلفن های همراه منتشر می کنند.
  • ایستگاه های پایه تلفن همراه یا همان دکل‌های آنتن که برای شبکه‌ های تلفن همراه، رادیو و تلویزیون استفاده می شوند که انواع مختلفی از انرژی فرکانس رادیویی را منتشر می‌کنند. طبق مطالعه ای که برای ارزیابی قرار گرفتن در معرض منابع مختلف EMFهای فرکانس رادیویی در میان کودکان در اروپا انجام شد، تنها عامل اصلی در قرار گرفتن در معرض کل EMF فرکانس رادیویی، نزدیکی به این دکل ها است.
  • تلویزیون ها و صفحه های کامپیوتری که میدان های الکترومغناطیسی در فرکانس های مختلف و همچنین میدان های الکتریکی ساکن تولید می کنند.
  • شبکه های محلی بی سیم یا همان Wi-Fi که انواع خاصی از سیستم‌های شبکه‌ ی بی‌سیم و منبع مهمی برای تشعشعات فرکانس رادیویی هستند. اکثر دستگاه‌های وای ‌فای از نظر فرکانس‌های رادیویی حدودا شبیه تلفن‌های همراه هستند. البته دستگاه های جدید وای فای، قرار گرفتن در معرض تابش فرکانس رادیویی را به طور قابل توجهی کمتر از تلفن های همراه کرده اند.
  • کنتورهای هوشمند برق و گاز که تقریباً با فرکانس‌های رادیویی مشابه تلفن‌های همراه کار می‌کنند و اطلاعات مربوط به مصرف برق یا گاز واحدهای مسکونی و تجاری را به شرکت‌های خدمات شهری منتقل می‌کنند.
  • امواج الکترومغناطیس طولی و عرضی
  • موج ارتعاش یا نوسانی است که باعث انتقال انرژی در محیط می شود. در موج الکترومغناطیسی، برعکس موج مکانیکی، انرژی بدون اینکه نیازی به انتقال جرم داشته باشد منتقل می شود. همچنین در امواج الکترومغناطیسی میدان های الکتریکی و مغناطیسی به صورت عمودی بر یکدیگر نوسان می کنند، با سرعت نور منتشر می شوند و هیچ نیازی هم به محیط مادی برای انتشار ندارند. ما می توانیم امواج را به دو دسته ی طولی و عرضی تقسیم کنیم.
  • در امواج طولی مثل امواج صوتی، راستای انتشار و نوسان موج ها یکی است ولی در امواج عرضی، این موج ها به صورت عمود بر هم نوسان می کنند مانند امواج الکترومغناطیسی.

امواج الکترومغناطیس طولی و عرضی

موج، ارتعاش یا نوسانی است که باعث انتقال انرژی در محیط می شود. در موج الکترومغناطیسی، برعکس موج مکانیکی، انرژی بدون اینکه نیازی به انتقال جرم داشته باشد منتقل می شود. همچنین در امواج الکترومغناطیسی میدان های الکتریکی و مغناطیسی به صورت عمودی بر یکدیگر نوسان می کنند، با سرعت نور منتشر می شوند و هیچ نیازی هم به محیط مادی برای انتشار ندارند. ما می توانیم امواج را به دو دسته ی طولی و عرضی تقسیم کنیم.

در امواج طولی مثل امواج صوتی، راستای انتشار و نوسان موج ها یکی است ولی در امواج عرضی، این موج ها به صورت عمود بر هم نوسان می کنند مانند امواج الکترومغناطیسی.

انرژی

موج الکترومغناطیسی همچنین می تواند از نظر انرژی آن در واحد اندازه گیری به نام ولت الکترون (EV) توصیف شود. ولت الکترون مقدار انرژی جنبشی مورد نیاز برای انتقال یک الکترون از طریق پتانسیل یک ولت است. با کوتاه شدن طول موج ، انرژی افزایش می یابد.

طناب پرش را در نظر بگیرید که انتهای آن بالا و پایین کشیده میشود. مسلماَ انرژی بیشتری لازم است تا طناب موج بیشتری داشته باشد.

امواج الکترومغناطیس شامل امواج رادیویی، روی موج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما هستند. که بر اساس بسامدشان نامگذاری شده اند. معمولاَ تشعشع کم مصرف این امواج، مانند امواج رادیویی، به صورت فرکانس بیان می شود.

تشعشع امواج مایکروویو ها، مادون قرمز و نور ماوراء بنفش معمولاً به صورت طول موج بیان می شوند و تشعشع با انرژی بالاتر، مانند پرتوهای X و اشعه گاما، به صورت فوتون بیان می شود.

 

امواج رادیویی:

امواج رادیویی در پایین ترین محدوده طیف الکترومغناطیسی قرار دارند و فرکانس آنها تا حدود ۳۰ میلیارد هرتز یا ۳۰ گیگا هرتز (گیگاهرتز) و طول موج بیشتر از حدود ۱۰ میلی متر (۰.۴ اینچ) است.

مایکروویو:

امواج مایکروویو در محدوده طیف امواج الکترومغناطیسی بین رادیو و مادون قرمز قرار دارند. فرکانس امواج مایکروویو از حدود 3 گیگاهرتز تا حدود 30 تریلیون هرتز یا 30 تراهرتز (THz) و طول موج حدود 10 میلی متر (0.4 اینچ) تا 100 میکرومتر (میکرومتر) یا 0.004 اینچ است. کاربرد امواج مایکروویو در ارتباطات پهنای باند، رادار و به عنوان منبع گرما برای اجاق های مایکروویو  بوده و کاربرد صنعتی نیز دارد.

فرو سرخ:

مادون قرمز در محدوده طیف امواج الکترومغناطیسی بین مایکروویوها و نور مرئی قرار دارد. امواج مادون قرمز دارای فرکانسهایی از حدود 30 THz تا حدود 400 THz و طول موج در حدود 100 میکرون متر (0.004 اینچ) تا 740 نانومتر (نانومتر) یا 0.00003 اینچ است. امواج مادون قرمز توسط چشم غیر مسلح قابل روئیت نمی باشند ولی میتوان گرمای ناشی از آن را حس کرد.

نور مرئی

نور مرئی در میان طیف امواج الکترومغناطیسی ، بین امواج مادون قرمز و UV قرار گرفته است که  دارای فرکانس هایی در حدود 400 THz تا 800 THz و طول موج در حدود 740 نانومتر (0.00003 اینچ) تا 380 نانومتر (000015 اینچ) است.

ماوراء بنفش

نور ماوراء بنفش در محدوده طیف پرتو الکترومغناطیسی بین نور مرئی و اشعه X قرار دارد. دارای فرکانسهایی در حدود 8 × 1014 تا 3 × 1016 هرتز و طول موج در حدود 380 نانومتر (000015 اینچ) تا حدود 10 نانومتر (0.0000004 اینچ) است. نور ماوراء بنفش تابعی از نور خورشید است.

اشعه ایکس

پرتوهای X تقریباً به دو دسته تقسیم می شوند:

اشعه X نرم و اشعه X سخت.

پرتوهای X نرم طیف وسیعی از تشعشات الکترومغناطیسی می باشند که بین اشعه UV و گاما قرار گرفته است. پرتوهای نرم  ایکس دارای فرکانسهایی در حدود 3 × 1016 تا حدود 1018 هرتز و طول موج در حدود 10 نانومتر (4 × 10-7 اینچ) تا حدود 100 پیکومتر (بعد از ظهر) یا 10 − 8 اینچ است.

پرتوهای سخت X  در همان محدوده طیف تشعشعات الکترومغناطیسی اشعه گاما می باشند که تنها  تفاوت آنها منبع انرژِ  آنهاست: پرتوهای X با شتاب الکترون ها تولید می شوند ، در حالی که پرتوهای گاما توسط هسته های اتمی تولید می شوند.

اشعه گاما

پرتوهای گاما در طیف وسیعی از پرتوهای نرم X قرار دارند. پرتوهای گاما فرکانسهای بیش از حدود 1018 هرتز و طول موجهای کمتر از 100 بعد از ظهر (9 − 10 − 4 اینچ) دارند. تشعشعات گاما به بافت زنده آسیب زده و برای انسان بسیار خطرناک است.

آیا امواج مغناطیسی مضر هستند؟

شکی نیست که قرار گرفتن در معرض امواج کوتاه مدت در مقادیر بسیار زیاد میدانهای الکترومغناطیسی می تواند برای سلامتی مضر باشد. با وجود تحقیقات گسترده، تا به امروز هیچ شواهدی مبنی بر مضر بودن میدانهای الکترومغناطیسی سطح پایین برای سلامت انسان وجود ندارد.

امواج الکترومغناطیس کاربردهای گوناگونی را در صنایع مختلف دارد، از بحث کمک به ارتباطات گرفته تا درمان سرطان. این امواج الکترومغناطیسی مانند تمامی تکنولوژی های نوین در صورت عدم رعایت نکات بهداشتی و مطلوب ، طبیعتا عارضه هایی را به همراه خواهد داشت.

این امواج اگر در محیط پیرامونی انسان با قدرت بالا و یا به مدت طولانی وجود داشته باشد، احتمال آسیب زایی به بافت سلولی ما را افزایش می دهد. مراقبت های بهداشتی و رعایت برخی از موارد در خصوص امواج الکترومغناطیس تا حد بسیار زیادی احتمال عارضه های ناشی از این امواج را به حداقل می رساند.

عوارض طیف الکترومغناطیس برای بدن

درست است که کاربردهای امواج الکترومغناطیس باعث شده زندگی بشر امروزی به شکل قابل توجهی پیشرفت کند اما این کاربردها نمی توانند باعث چشم پوشی از عوارضی زیستی و بهداشتی انواع طیف الکترومغناطیسی شوند. برخی از این عوارض عبارتند از:

  • بالا رفتن دمای بدن
  • تپش قلب
  • فشار خون بالا
  • خستگی و ضعف
  • تاری دید
  • آب مروارید زودرس
  •  
  • حالت تهوع
  • سرگیجه و سردرد
  • وزوز گوش
  • و …

امواج الکترومغناطیس مغز

نتایج تحقیقات گسترده حاکی از آن است که انواع طیف الکترومغناطیس، می توانند بر حافظه و مغز انسان تاثیر گذاشته و باعث اختلال در روند طبیعی کارکرد آن ها شوند. دلیل این قضیه هم مشخص است چراکه مغز دارای امواج با طول موج و فرکانس مخصوص به خود است و هیچوقت استراحت نمی کند حتی در حالت خواب. اگر هر موج الکترومغناطیسی با هر فرکانسی در سلول های مغزی نفوذ کنند ممکن است باعث اختلال در یادگیری و حافظه ی فرد شوند.

همچنین می توان به آزمایش پذیرش اکسیژن از طرف هموگلوبین که ثابت نمود امواج تلفن همراه باعث جذب کمتر اکسیژن در خون می شود هم اشاره نمود. کاهش جذب اکسیژن در خون می تواند به خودی خود مشکلات زیادی برای انسان ایجاد کند. حتی اگر تلفن همراه در جیب شما باشد باز هم می تواند سهم ۵ تا ۱۰ درصدی مصرف اکسیژن مغز را کاهش دهد. بنابراین لازم است چاره ای اندیشید تا حالا در معرض «امواج الکترومغناطیسی» زیادی هستیم سلامت بدن خود و عزیزانمان را حفظ کنیم.  

  • سلام. امواج مغزی همان فرکانس امواج الکترومغناطیسی است وبا فرکانس‌های دلتا ،نتا،آلفا، بتا، گاما، قابل انتقال از انسانی به انسان دیگر است. در این روش می‌توانید تصاویر مغزی طرف مقابل را درون مغز خود ببینید ارتباط مغزی برقرار کنید و حرف بزنید( البته طرف مقابل خبر نداشته باشد فکر می‌کند یا با خودش حرف می‌زند و یا دیوانه شده )یعنی شکل گیری پیونده مغزی از طریق امواج؟ وقتی امواج مغزی انتقال پيدا می‌کند اگر شخص بیمار باشد علائم بیماری نیز انتقال پیدا می‌کند هر چقدر افزایش در انتقال بیشتر باشد بیماری سریعتر انتقال پیدا خواهد کرد می‌توان بیماری را به یک نفر یا چندین نفر هم زمان انتقال داد ! و همینطور می‌توان از چندین بیمار که بیماری‌ها مختلف دارن علائم بیمارها را به یک نفر یا چندین نفر انتقال داد! یعنی تولید ویروس جدید!هر کدام از امواج که ذکر شد در صورت انتقال همان حالت در شخص یا اشخاص مقابل خواهد بود یعنی اگر شما در حالت خواب قرار گرفته باشید با انتقال امواج مغزی شخص یا اشخاص مقابل بخواب خواهند رفت ! در صورت انتقال امواج مغزی از اشخاص پیر علائم پیری در شخص یا اشخاص مقابل ظاهر خواهد شد انتقال امواج مغزی از انسان سالم (کودک و نوجوان )باعث تازه سازی سلول‌های مغزی خواهد شدایران با انتقال امواج از طریق دکل‌های مخابراتی و ماهوارهای ایران امواج مغزی انسان را انتقال می‌دهداین کار برای جاسوسی و یا بهتر بگم برای برداشت اطلاعات از مغز دیگران انجام می‌دهند!ولی فقط این نیست وقتی امواج مغزی خودشان را روی مغز دیگران انتقال می‌دهند با افزایش امواج در انتقال میتوانند مغز طرف مقابل را کنترل کنند تا حدی که روح انسان در آن لحظه هیج کنترلی روی مغز ندارد هر چه گفتیم این کار جحل است جهالت است گوش ندادند این پیام را برای شما فرستادیم تا بدانید هم درد را با این امواج انتقال می‌دهند وهم بیماری را از شخص به شخص دیگر از طریق امواج مغزی انتقال می‌دهند این امواج از حد مجاز بیشتر بوده و باعث نوسان در مدار الکترونیکی( پارازیت )می‌شود همان اتفاقی که در تداخل امواج ماهوارهای ایران با هواپیما رخ داد یعنی سقوط!
    در ایران برای پیدا کردن جای اشخاص از طریق خطوط موبایل آنها را رهگیری می‌کنند با امید به خدا این پیام بتواند در شناخت بیماری و حل مشکلات به شما کمک کند با تشکر  . در روش انتقال امواج مغزی میتوانند زبان گفتاری طرف ( طرفین) مقابل را کنترول کنند چیزی در مغز خود بگويند با انتقال امواج مغزی از طریق افزایش امواج طرفین مقابل همان را بر زبانشان تکرار خواهند کرد این روش یکی از روشهای کنترل مغز است ! این کار خیانت به انسانيت است با انتقال بیماریها میلیونها انسان در جهان کشته شد اند . کرونا،سرطان، بیماری‌های قلبی و عروقی ( می‌توان اشاره کرد به مرگ رفسنجانی و حادثه که در مکه برای زائران اتفاق افتاده با انتقال علائم بیماری از اشخاصی که بیماری قلبی و عروقی داشتن )اختلال روحی و روانی می‌توان اشاره کرد به بریدن گلوی کودک در مکه که در حال صلوات فرستادن بود یا حادثه شاه چراغ که با کنترل مغز انجام ش

امواج رادیویی 

 

همان‌طور که اشاره کردیم، امواج رادیویی که ماهیتی الکترومغناطیسی دارند، بخشی از طیف الکترومغناطیسی بوده که فرکانسی کمتر از ناحیه مادون قرمز (Infrared) داشته و طبق رابطه f=cλ�=�� نتیجه می‌شود که امواج رادیویی طول موجی بیشتر از امواج مادون قرمز یا فروسرخ دارند.

 

آموزش الکترومغناطیس مهندسی

 

ناحیه فرکانسی امواج رادیویی از 30Hz30�� در طول موج 10.000km10.000�� شروع و تا فرکانس 300GHz300��� در طول موج 1mm1�� ادامه دارد. البته در علوم مهندسی و برخی مراجع، فرکانس‌های باند VHF به بالا را خود ناحیه‌ای جداگانه موسوم به امواج میکروویو در نظر می‌گیرند (شکل ۱).

امواج رادیویی همانند سایر امواج الکترومغناطیسی در محیط خلأ (ضریب شکست 1) با سرعت نور (c=3×108 (ms)�=3×108 (��)) منتشر می‌شوند. امواج رادیویی، حاصل حرکت بارهای الکتریکی شتابدار، از جمله جریان‌های الکتریکی متغیر با زمان (AC) است. شکل زیر شماتیک مداری ساده‌ای را جهت تولید امواج رادیویی نشان می‌دهد:

آنتنشکل (3): شماتیکی ساده از عملکرد یک آنتن. نوسانگر LC جریانی متناوب تولید کرده که این جریان از طریق ترانسفورماتور، باعث القای جریانی در مدار آنتن شده و در نتیجه آنتن شروع به تابش امواج الکترومغناطیسی رونده می‌کند.

امواج رادیویی به صورت طبیعی نیز توسط رعد و برق یا اجرام نجومی نیز ساطع می‌شوند. در مقاله «آنتن و فرستنده -- به زبان ساده» دیدیم که این امواج به صورت مصنوعی توسط آنتن‌های فرستنده تولید و توسط آنتن‌های گیرنده دریافت می‌شوند.

دکل مخابراتی

امروزه امواج رادیویی جزء جداناپذیری از زندگی روزمره انسان‌ها بوده و فناوری‌های مهم ارتباطی نظیر تلفن همراه، شبکه و اینترنت بی‌سیم، رادار، سیستم‌های ناوبری، ماهواره‌ها و ... بر پایه فیزیک امواج رادیویی کار می‌کنند. شکل زیر برخی از کاربرد‌های امواج رادیویی را در طیف الکترومغاطیسی نشان می‌دهد.

شکل (5): مهم‌ترین کاربرد فرکانس‌های مختلف امواج رادیویی در صنعت مخابرات است.

چگونگی انتشار امواج رادیویی در اتمسفر زمین، تابعی از فرکانس یا طول موج آن است. امواج با طول موج بلند می‌توانند از موانع بزرگ نظیر کوه‌ها پراکنده یا از طریق امواج زمین منتشر شوند. امواج با طول موج کوتاه‌تر می‌توانند از طریق یونسفر بازتاب و در فاصله‌های خیلی دوری به آنتن گیرنده فرود آیند. انتشار امواج با طول موج‌های خیلی کوتاه‌تر (فرکانس بالا) را نیز همانند نور (لیزر)، می‌توان به صورت خطی صاف در نظر گرفت. در ادامه بیشتر در خصوص این مطلب صحبت خواهیم کرد.

جهت جلوگیری از تداخل امواج بین کاربرد‌های مختتف، پروتکل، قوانین و استاندارد‌هایی توسط سازمان‌های جهانی IEEE و ITU تدوین و باند‌های فرکانسی خاصی برای کاربرد‌های مختلف اختصاص داده شده است. به طور مثال فرکانس امواج Wifi در دو فرکانس 2.4GHz2.4��� و 5GHz5��� استانداردسازی شده‌اند.

شکل (6): کانال‌بندی سیگنال‌های Wi-Fi در محدوده فرکانسی 2.4GHz2.4���

کشف امواج رادیویی

امواج رادیویی برای اولین بار بر اساس محاسبات ریاضی فیزیکدان مشهور، جیمز کلارک ماکسول (James Clerk Maxwell) پیش‌بینی شدند.

ماکسول

تصویر (7): ماکسول (1879-1831)

امروزه کمتر کسی پیدا می‌شود که نام معادلات ماکسول که توصیف کننده تمامی پدیده‌های الکترومغناطیسی است را نشنیده باشد. فرم دیفرانسیلی معادلات ماکسول به شکل زیر بوده که در آن D� جا‌به‌جایی الکتریکی، ρ� چگالی بار، B� چگالی شار مغناطیسی، H� شدت میدان مغناطیسی، E� شدت میدان الکتریکی و J� چگالی جریان الکتریکی است.

▽.D=ρ▽.�=�

▽.B=0▽.�=0

▽×E=−∂B∂t▽×�=−∂�∂�

▽×H=∂D∂t+J▽×�=∂�∂�+�

در سال 1887 میلادی، هاینریش هرتز (Heinrich Rudolf Hertz) در آزمایشگاه خود برای اولین بار موقق به تولید امواج رادیویی شد و در نتیجه درستی معادلات ماکسول تایید شد.

آنتن لوپ

تصویر (8): نمایی از آنتن لوپ استفاده شده توسط هرتز

هرتز نشان داد که امواج رادیویی همانند نور رفتار کرده و ویژگی‌هایی نظیر قطبش، شکست، پراش و ... را از خود نشان می‌دهند. امواج تولید شده توسط هرتز در آن زمان امواج هرتزی (Hertzian waves) نام داشتند.

هرتز

تصویر (9): هرتز (1894-1857)

در اواسط دهه 1890 میلادی، برای اولین بار این امواج به صورت عملی جهت برقراری ارتباط توسط مارکونی (Guglielmo Giovanni Maria Marconi) که اولین فرستنده و گیرنده‌های رادیویی عملی را ساخت، استفاده شد.

Guglielmo Giovanni Maria Marconi

تصویر (10): مارکونی (1937-1874)

در سال 1912 میلادی عبارت مدرن‌تر امواج رادیویی جایگزین امواج هرتزی شد. شکل زیر نمایی از اولین لینک ارتباطی ساخته شده توسط مارکونی با استفاده از آنتن ساده Monopole را نشان می‌دهد.

 

first transmitter incorporating a monopole antenna

تصویر (11): نمایی از اولین لینک مخابراتی جهان

سرعت، طول موج و فرکانس امواج رادیویی

همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، انتشار امواج الکترومغناطیسی از جمله امواج رادیویی در محیط خلأ با سرعت نور صورت می‌گیرد. در واقع از آنجا که ضریب شکست محیط خلأ برابر با یک است، سرعت فاز امواج الکترومغناطیسی برابر با همان سرعت نور می‌شود.

 

 

آموزش الکترومغناطیس مهندسی – مرور و حل تست کنکور ارشد

با توجه به رابطه فوق، در محیط‌های مختلف بسته به ضریب شکست که خود در حالت کلی، تابعی از طول موج (فرکانس) است، سرعت موج می‌تواند متفاوت باشد. با تقریب نسبتاً خوبی می‌توان ضریب شکست هوا را نیز یک در نظر گرفت. طول موج و فرکانس امواج الکترومغناطیسی نیز مطابق با رابطه زیر با یکدیگر رابطه عکس دارند.

f=cλ=299,792,458 (ms)λ (m)   (Hz=1s)�=��=299,792,458 (��)� (�)   (��=1�)

به طور مثال امواج رادیویی با فرکانس 1MHz1��� دارای طول موج حدود 300m300� هستند. باند‌های مختلف فرکانسی در ناحیه امواج رادیویی به شکل زیر هستند. لازم به ذکر است که فرکانس‌های VHF به بالا در سیستم‌های راداری کاربرد بسیار زیادی دارند. جهت آشنایی با رادارها که از امواج رادیویی فرکانس بالا استفاده می‌کنند، به مقاله «رادار (Radar) -- به زبان ساده» مراجعه فرمایید. غالباً امواج با فرکانس‌های ناحیه UHF تا انتهای EHF را، مایکروویو یا ریز موج می‌نامند. جهت آشنایی با امواج مایکروویو/میکروویو به مقاله «مایکروویو (Microwave) یا ریز موج -- به زبان ساده» مراجعه فرمایید.

شماره باندبازه فرکانسینام بازه فرکانسیمخفف بازهنام انگلیسی
13~30 Hzفرکانس‌های خیلی پایینELFExtremely Low Frequencies
130~300 Hzفرکانس‌های فوق پایینSLFSuper Low Frequencies
2300~3000 Hzفرکانس‌های ماورای پایینULFUltra Low Frequencies
33~30 KHzفرکانس‌های بسیار پایینVLFVery Low Frequencies
430~300 KHzفرکانس‌های پایینLFLow Frequencies
5300~3000 KHzفرکانس‌های متوسطMFMedium Frequencies
63~30 MHzفرکانس‌های بالاHFHigh Frequencies
730~300 MHzفرکانس‌های بسیار بالاVHFVery High Frequencies
8300~3000 MHzفرکانس‌های ماورای بالاUHFUltra High Frequencies
93~30 GHzفرکانس‌های فوق‌العاده زیادSHFSuper High Frequencies
1030~300 GHzفرکانس‌های به شدت بالاEHFExtremely High Frequencies
11300GHz ~ 3THzتراهرتزTHFTremendously High Frequencies

در مقاله «امپدانس ذاتی محیط -- به زبان ساده» دیدیم که امواج الکترومغناطیسی به هنگام انتشار در خلأ و هوا (ضریب شکست تقریبی ۱) مقاومتی در حدود 377Ω احساس می‌کنند. هوا مهم‌ترین کانال ارتباطی جهت انتقال امواج رادیویی است. همچنین جهت انتقال امواج رادیویی از فرستنده به آنتن جهت تشعشع (یا بلعکس) بسته به فرکانس ممکن است که از کابل‌های کواکسیال استفاده کنند. این کابل‌ها به طور معمول دارای امپدانس 50Ω هستند.

امپدانس ذاتی محیط

شکل (12): امواج الکترومغناطیسی در خلأ با سرعت نور منتشر شده و در مقابل خود مقاومتی (امپدانس) حدود 377 اهم احساس می‌کنند.

انتشار امواج رادیویی

مطالعه چگونگی انتشار امواج رادیویی در محیط‌های مختلف، جهت طراحی سیستم‌های مخابراتی امری بسیار مهم است. امواج رادیویی همانند نور به هنگام عبور از محیط‌های مختلف که توسط پارامتر‌هایی نظیر ضریب شکست، ضریب نفوذپذیری الکتریکی و ضریب تراوایی مغناطیسی توصیف می‌شوند، پدیده‌هایی نظیر بازتاب، شکست، تغییر قطبش، پراش و جذب را تجربه می‌کنند.

از آنجایی که ضریب شکست یک محیط تابعی از فرکانس یا طول موج امواج الکترومغناطیسی است، چگونگی انتشار امواج رادیویی در هر قسمت از جو زمین می‌تواند متفاوت باشد. این امر ایجاب می‌کند که برخی از باند‌های فرکانسی که در جدول فوق مشاهده کردید، جهت کاربرد‌هایی خاص، کارایی بیشتری داشته باشند. عموماً انتشار امواج رادیویی از ۳ طریق کلی زیر در فضای آزاد انجام می‌شود.

انتشار در خط مستقیم

منظور از انتشار در خط مستقیم، ارسال امواج رادیویی از یک آنتن فرستنده به آنتن گیرنده‌ای است که در راستا یا روبه‌روی آنتن فرستنده قرار گرفته باشد. البته توجه داشته باشید که لزوماً نیازی نیست تا فضای بین فرستنده و گیرنده خالی باشد. به عبارت دیگر فرکانس‌های بیشتر از 30MHz30��� بسته به قدرتشان می‌توانند از موانعی نظیر ساختمان، درختان و ... عبور کنند. در سطح زمین، انتشار به این روش تقریباً محدود به فاصله 40 مایلی (64 کیلومتر) است. تلفن‌های همراه، رادیو و تلویزیون، رادار و ... از این روش جهت انتتقال امواج استفاده می‌کنند. یکی دیگر از تکنولوژی‌های مخابراتی (امواج اپتیکی) که از این روش نیز برای ارسال اطلاعات استفاده میکند، مخابرات نوری فضای آزاد (Free Space Optical Communication) است. البته در این روش هیچ‌گونه مانعی نباید بین فرستنده لیزری و گیرنده وجود داشته باشد.

Line of Sight

شکل (13): شماتیکی از انتشار امواج در خط مستقیم

با استفاده از آنتن‌های سهمی شکل و استفاده از لینک‌های Point To Point مایکروویو، از این روش می‌توان تا فاصله‌های بیشتر از 64 کیلومتر جهت ارسال اطلاعات استفاده کرد. ایستگاه‌های زمینی جهت برقراری ارتباط با ماهواره‌ و فضاپیما‌ها نیز از این روش استفاده می‌کنند.

Line of Sight

شکل (۱۴): ارتباط مستقیم ایستگاه‌های زمینی با ماهواره‌ها و ایستگاه‌های فضایی

 

انتشار غیر مستقیم

امواج رادیویی می‌توانند به واسطه پراش و بازتاب از سطوح مختلف به نقاطی با فاصله زیاد بروند. به زبانی ساده، پدیده پراش باعث پراشیده شدن و تغییر مسیر دادن (به اصطلاح خم شدن یک باره) امواج می‌شود. این امر در نقاط خاصی نظیر لبه‌های ساختمان، وسایل نقلیه، دیوار‌های داخلی و ... اتفاق می‌افتد.

پراش

شکل (15): پراش از لبه

همانند نور که می‌تواند از مرز دو محیط مختلف بازتاب شود، با توجه به ضریب شکست و زوایای فرود، امواج رادیویی نیز می‌توانند از سطوح خاصی مثل زمین، سقف، دیوار‌ها و ... بازتاب شوند. سیستم‌های مخابراتی بردکوتاه نظیر تلفن همراه، بی‌سیم (walkie-talkies)، شبکه‌های وایرلس و Wi-Fi و ... از این روش جهت انتشار نیز استفاده می‌کنند. همچنین ممکن است که یک آنتن واسط بین فرستنده و گیرنده اصلی قرار گیرد. در این صورت ارتباط هر یک از آنتن‌های فرستنده و گیرنده با آنتن واسط مستقیم (Line Of Sight) بوده و ارتباط کلی بین فرستنده و گیرنده اصلی، غیر مستقیم است.

تکرارگر - آنتن واسط

شکل (16): قرارگیری آنتن واسط بین فرستنده و گیرنده اصلی (انتشار غیر مستقیم)

یکی از مهم‌ترین معایب این روش (پراش و بازتاب از سطوح) این است که امواج از مسیر‌های مختلفی با زمان‌های متفاوتی به آنتن گیرنده رسیده و در نتیجه باعث تداخل و از بین رفتن اطلاعات می‌شود.

امواج زمین (Ground Waves)

در فرکانس‌های پایین‌تر از 2MHz2��� (طول موج‌های بلند)، امواج رادیویی با قطبش عمودی به واسطه پراش از موانع (کوه، تپه و ...) خم شده و می‌توانند همانند شکل زیر فراتر از افق (فراتر از انتشار مستقیم) منتشر شوند. امواجی که به این روش منتشر می‌شوند، به امواج زمین موسوم هستند.

امواج زمین

شکل (۱۷): شماتیکی از امواج زمین

می‌توان گفت دلیل اینکه می‌توانیم امواج رادیویی AM را در فاصله‌های خیلی دور از ایستگاه فرستنده دریافت کنیم، انتشار این امواج به صورت فوق است. با کاهش فرکانس و در نتیجه افزایش طول موج، تلفات کاهش یافته و در نتیجه انتشار از طریق امواج زمین در فرکانس‌های پایین VLF و ELF کاربردهایی نظامی نیز دارد.

امواج آسمان (Skywaves) - بازتاب از یونوسفر

در این روش با ارسال امواج رادیویی به سمت آسمان، می‌توان بازتاب آن‌ها را از لایه یونوسفر (Ionosphere) یا یون‌سپهر در سمت دیگر (مسیرهایی خیلی طولانی) دریافت کرد (شکل ۲۰). همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، یونوسفر لایه‌ای بسیار بالاتر از تروپوسفر که ما در آن زندگی می‌کنیم است. لایه مذکور حاوی چگالی بسیار بالایی از الکترون‌ها بوده که می‌تواند برای امواج رادیویی همانند فلز، به منزله یک بازتاب‌دهنده عمل کند (به شرط زاویه فرود مناسب).

یونوسفر

شکل (18): لایه‌های مختلف جو (اتمسفر) زمین

استفاده از این روش برای ارسال امواج الکترومغناطیسی در طیف رادیویی، در شب بهتر عمل می‌کند، چرا که در روز بخش زیادی از امواج توسط لایه‌های زیرین یونوسفر جذب و یا ممکن است که با امواج خورشیدی (دارای فرکانس‌های رادیویی ) تداخل کنند.

جریان های لایه یونوسفرشکل (19): شماتیکی از جریان‌های الکتریکی در طول روز (تابش آفتاب) در لایه یونوسفر

دقت داشته باشید که طول موج یا فرکانس موج ارسالی، زاویه تابش آنتن فرستنده، روز و شب (از حیث دما و وجود امواج خورشیدی)، موقعیت جغرافیایی و … همه عواملی هستند که بر کیفیت انتشار این روش تاثیرات بسزایی دارند.

نحوه انتشار امواج

شکل (20): ۳ روش کلی انتشار امواج رادیویی

فرکانس‌های ناحیه رادیویی از طیف الکترومغناطیسی، تنها امواجی هستند که می‌توانند به طور کامل از اتمسفر زمین عبور کرده و وارد جو زمین شوند. علت اینکه ایستگاه‌های نجوم رادیویی در زمین مستقر هستند نیز همین امر است. این در حالی است که جهت بررسی سایر امواج الکترومغناطیسی تابشی از ستاره‌ها باید ایستگاه‌هایی خارج از سطح زمین تاسیس کرد. میزان عبور امواج الکترومغناطیسی از اتمسفر زمین در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل (21): میزان شفافیت اتمسفر (Atmospheric Opacity) برای طول موج‌های مختلف از امواج الکترومغناطیسی

مخابرات رادیویی

در اکثر سیستم‌های مخابراتی، اطلاعات با استفاده از امواج رادیویی منتقل می‌شوند. اطلاعات به روش‌های مختلفی موسوم به مدولاسیون (Modulation) بر امواج الکترومغناطیسی نظیر رادیویی، مایکروویو، اپتیکی سوار شده و از طریق فرستنده (در اینجا آنتن) منتقل می‌شوند. اطلاعات ارسال شده، توسط آنتن گیرنده، دریافت و پس از کدگشایی مدولاسیون به شکل اولیه (صوتی، ویدئویی، سیگنال‌های دیجیتالی (بیت‌ها) و ...) در می‌آیند.

 

آموزش سیستم های مخابرات بی سیم

همان‌طور که در شکل (3) مشخص است، در فرستنده یک نوسان‌ساز الکترونیکی که توسط جریان متغیر با زمان (AC) تغذیه می‌شود، در فرکانس خاصی موج رادیویی حامل را تولید می‌کند. واژه حامل (Carrier Signal) از این حیث به کار می‌رود که اطلاعات روی آن سوار شده و از طریق این موج منتقل می‌شوند. پس از انجام عمل مدولاسیون (سوار کردن اطلاعات روی موج) و عمل تقویت‌کنندگی، سیگنال مذکور متناسب با فرکانسی که دارد توسط کابل، موجبر، سیم یا ... به آنتن منتقل شده و در نتیجه تابش می‌شود.

مدولاسیون دامنه

شکل (22): مدولاسیون دامنه، مدولاسیون به معنی سوار کردن اطلاعات روی موج حامل است.

 

در واقع جریان‌های نوسانی با نرخ مشخصی باعث حرکت الکترون‌های درون ساختار آنتن شده و از آنجایی که ذرات باردار متحرک امواج الکترومغناطیسی تولید می‌کنند، آنتن شروع به تابش می‌کند.

امواج تابش شده از آنتن فرستنده که فرکانس مشخصی دارند، با برخورد به آنتن گیرنده باعث نوسان یا حرکت الکترون‌های آن شده (القای فارادی) و در نتیجه ولتاژ نوسانی ناچیزی با فرکانسی مشابه با آنتن فرستنده ایجاد می‌شود. با تقویت این سیگنال (ولتاژ)، فیلتر کردن نویزها و عمل کدگشایی (دمدولاسیون - Demodulation) می‌توان به اطلاعات اولیه دست پیدا کرد. شکل زیر شماتیکی ساده از مطلب گفته شده را برای سیگنال‌های رادیویی نشان می‌دهد.

رادیو AM

شکل (23): شماتیکی از یک سیستم رادیویی AM (مدولاسیون دامنه)

همان‌طور که می‌دانید تعداد بسیاری زیادی آنتن فرستنده و گیرنده در منطقه‌ای نظیر یک شهر وجود دارد. دلیل عدم تداخل امواج رادیویی منتشر شده، این است که هر موج با فرکانسی متفاوت منتشر می‌شود. به عبارت دیگر هر فرستنده فرکانسی متفاوت دارد. به عبارت دیگر آنتن‌های فرستنده و گیرنده یک لینک رادیویی با یکدیگر هماهنگ (sync) هستند.

در مدار آنتن گیرنده فیلترهایی تنظیم شونده (نوسانگر - Resonator) به کار می‌رود که در فرکانس رزونانس یا تشدید (Resonant Frequency) خود کار می‌کنند. در صورتی که فرکانس موج دریافتی با فرکانس تشدید مدار یکسان نباشد، مدار موج را فیلتر می‌کند.

اندازه‌گیری

از آنجایی که امواج رادیویی ماهیتی الکترومغناطیسی دارند، از دو مولفه عمود برهم میدان الکتریکی با واحد سنجش (Vm��) و میدان مغناطیسی با واحد سنجش (Am��) تشکیل شده‌اند. در واقع می‌توان شدت (قدرت) هر کدام از میدان‌های الکتریکی یا مغناطیسی را جداگانه توسط ابزارهایی اندازه‌گیری کنیم.

 

آموزش الکترومغناطیس ۲

 

یکی دیگر روش‌های سنجش میدان‌های الکترومغناطیسی (Radio Frequency : RF)، بررسی چگالی توان (Power Density) است. چگالی توان را غالباً در نقطه‌ای به اندازه کافی دور از آنتن (Far Field Zone) محاسبه می‌کنند. در واقع در مکانی که به بتوان امواج را به صورت صفحه‌ای در نظر گرفت. لازم به ذکر است که می‌توان جبهه موج امواج کروی را در نقطه‌ای دور از منبع، صفحه‌ای در نظر گرفت.

امواج صفحه‌ ای

شکل (24): شماتیکی از امواج الکترومغناطیسی صفحه‌ای

چگالی توان، میزان توانی از موج است که بر واحد سطح وارد می‌شود. چگالی توان را معمولاً با واحد (mWcm2����2) اندازه‌گیری می‌کنند. لازم به ذکر است که این تعریف جهت بیان شدت موج نیز بیان می‌شود.

 

اثرات زیست شناختی و زیست محیطی

امواج رادیویی به واسطه فرکانس کمی که دارند، انرژی فوتون وابسته به آن‌ها کم است. در نتیجه امواج مذکور، تابش‌هایی غیر یونیزه کننده هستند. به عبارت دیگر، امواج رادیویی انرژی کافی جهت جدا کردن الکترون از اتم‌ها یا مولکول‌ها یا شکستن پیوند‌های شیمیایی را ندارند. در نتیجه، قرار گرفتن در مقابل این امواج آسیبی به ساختار‌های DNA وارد نمی‌کند.

انرژی امواجشکل (26): انرژی فوتون وابسته به امواج الکترومغناطیسی

اصلی‌ترین تاثیر جذب امواج رادیویی توسط مواد، گرم شدن آن‌ها است. در واقع مولفه میدان الکتریکی امواج مذکور، سبب ارتعاش یا نوسان مولکول‌های قطبی (مخصوصاً آب) شده که در نتیجه آن دما افزایش پیدا می‌کند. اجاق‌های میکروویو از همین نکته جهت گرم کردن غذا استفاده می‌کنند.

امواج رادیویی بر خلاف امواج مادون قرمز که عمدتاً جذب سطح مواد می‌شوند، می‌توانند تا عمق بیشتری نفوذ کرده و انرژی خود را به بافت یا ساختار‌های داخلی مواد بدهند. اجاق‌های برقی مخصوص گریل کردن حاوی المنتی است که با عبور جریان بسیار داغ شده و امواج مادون قرمز که عمدتاً جذب سطح ماده می‌شوند را ساطع می‌کند. در حالی که اجاق‌های میکروویو، با تابش امواج میکروویو (رادیویی فرکانس بالا) تا عمق بیشتری نسبت به امواج مادون قرمز به مواد نفوذ می‌کنند.

عمق نفوذ امواج رادیویی با افزایش فرکانس، کاهش پیدا می‌کند. پارامتر عمق نفوذ که در علوم مهندسی کاربرد فراوانی دارد، برای تمامی ناحیه طیف الکترومغناطیسی مطرح بوده و به طور کلی تابعی از فرکانس، نفوذپذیری الکتریکی (Permittivity) و تراوایی مغناطیسی (Permeability) است.

امواج رادیویی نزدیک به 100 سال است که در علم پزشکی در حیطه گرمادرمانی کاربرد دارد. به وسیله این امواج می‌توان باعث گرم شدن خون و در نتیجه جریان یافتن بهتر آن شد. همچنین جهت ایجاد دماهای بالاتر جهت هایپرترمی (Hyperthermia) و از بین بردن سلول‌های سرطانی از آن‌ها استفاده می‌کنند.

نگاه کردن به چشمه امواج رادیویی با توان بالا در فاصله‌ای خیلی نزدیک، باعث گرم شدن عدسی چشم شده که خود منجر به آسیب و وقوع آب مروارید می‌شود. همچنین شواهد قابل قبولی از مرکز بین‌المللی تحقیقات در حوزه سرطان (International Agency for Research on Cancer) منتشر شده است که استفاده طولانی مدت از موبایل و امواج با فرکانس‌های مشابه ریسک ابتلا به سرطان را افزایش می‌دهد.

 

metal detector

سیستم های کاری فلزیاب ها براساس نوع عملکردشان در طیف نسبتا وسیعی دسته بندی شده اند،

تشخیص بمب و مین تا بازرسی گمرک و فرودگاه و همچنین یافتن اشیاء قدیمی و با ارزش در دل خاک،

همچنین برای یافتن خطوط گاز مدفون شده در زیر خاک نیز کاربرد ویژه ای دارند.

فلزیاب ها به باستان شناسان در کشف آثار و سکه های گرانبهایی که روزگاری مورد استفاده دیرینیان بود، کمک فراوان میکند .

انواع سیستم کاری فلزیاب ها

با شروع جستجو برای انتخاب فلزیاب تعداد زیادی آشکارساز با کاربردهای متنوع وجود دارد که با تحقیق صحیح می‌توانید از بین آنها یکی را انتخاب کنید.

دستگاه های فلزیاب با استفاده از فناوری های مختلف :

  • BFO (Beat Frequency Oscillator)
  • IB (Induction Balance)
  • VLF (فرکانس بسیار پایین)
  • TR (Transmit-Receive)
  • ، PI (Pulse Induction)
  • RF (فلزیاب فرکانس رادیویی)

سیستم کاری فلزیاب با سیستم VLF

آشکارسازهای فرکانس پایین (VLF) متنوع ترین نوع فلزیاب ها هستند که بر اساس طیف وسیعی از اشیاء فلزی که می توانید با آنها پیدا کنید مورد استفاده قرار می‌گیرند سیستم کاری فلزیاب با سیستم VLF اینگونه است که با دو سیم پیچ(کویل) ساخته می‌شود.

کویل بیرونی به عنوان یک فرستنده عمل می کند، با استفاده از جریان متناوب یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند و سیگنال را به زمین ارسال می‌کند در صورت برخورد به شئی فلزی ان سیگنال برمیگردد و سیم پیچ داخلی به عنوان یک گیرنده عمل می کند ، و میدان مغناطیسی ثانویه را دریافت کرده و می‌خواند. سیگنال ایجاد شده توسط جسم رسانا میدان مغناطیسی را تقویت کرده و به یک صدا تبدیل می شود. دمودولاتورها (تفکیک کننده فلزات) به تفکیک بین انواع اشیا کمک می کند.

سیستم کاری فلزیاب با سیستم PI

فلزیابهای القایی پالس (PI) پالسهای مکرر جریان الکتریکی را به لوپ می فرستند و یک میدان مغناطیسی تولید می کنند. سیم پیچ یک پالس را به سمت زمین منتقل می کند و پس از برخورد پالس به جسم هدف آن را به صورت پاسخ به دستگاه ارسال می‌کند. یک مدار نمونه گیری، پالس های ارسال و دریافت را اندازه گیری می کند و آن را به مدار ادغام کننده(Integerator) می‌فرستد، که باعث ایجاد صدای صوتی می شود.

PI عملکرد بهتری نسبت به VLF/TR دارد علی الخصوص در مناطقی که آلودگی کمی همچنین در سواحل آب شور یا زمین های معدنی ، زیرا آنها می توانند نمک های رسانا و کانی سازی را به طور همزمان نادیده بگیرند و فقط ب دنبال فلزات با ارزش باشند.

سیستم کاری فلزیاب با تکنولوژی پالس القایی قادر به تشخیص اجسام مدفون در عمق های بالا هستند، اما به آهن حساس هستند و توانایی تشخیص انواع مختلف فلزات را ندارند.

سیستم کاری فلزیاب با تکنولوژی ساخت BFO

نوسان ساز (BFO) ساده ترین (و قدیمی ترین) نوع سیستم کاری فلزیاب است و نقطه شروع خوبی برای یادگیری نحوه عملکرد فلزیاب ها است. فلزیاب نوسان ساز یا فرکانس ضربانی از دو نوسان ساز فرکانس رادیویی استفاده می کند که نزدیک به یک فرکانس خاص تنظیم شده اند. اولی نوسان ساز جستجو و دیگری نوسان ساز مرجع نامیده می شود.

خروجی های دو نوسان ساز وارد ادغام کننده می شوند که سیگنالی تولید می کند که مجموع و اختلاف اجزای فرکانس می‌باشد. سیگنال تولید شده با آن فرکانس ثابت مقایسه می‌شود تا زمانی که دو نوسان ساز با فرکانس یکسان هم فرکانس نباشند، سیگنال خروجی وجود نخواهد داشت.

هنگامی که یک جسم فلزی در میدان مغناطیسی سیم پیچ قرار بگیرد ، فرکانس نوسان ساز جستجو کمی تغییر می کند و آشکارساز سیگنالی در محدوده فرکانس صوتی تولید می کند.

اگرچه یک زمانی BFO محبوب بود، اما د ر حال حاضر دیگر توسط تولید کنندگان حرفه ای فلزیاب ساخته نمی شود. آنها ساده و ارزان هستند، اما دقت و کنترل آشکارسازهای مدرن PI یا VLF را ارائه نمی دهند. تلاش هایی برای افزودن ویژگی های جدید مانند تفکیک فلزات صورت گرفته است و مدلهای پیشرفته تری در دهه 1970 تولید شد، اما تکنولوژی های جدید جای آن را گرفته اند.

سیستم کاری فلزیاب نوع IB

تکنولوژی تعادل القایی (IB) یکی دیگر از انواع سیستم کاری فلزیاب ها می‌باشد، این سیستم دارای کویل انتقال و دریافت سیگنال است. سیم پیچ ها به گونه ای قرار گرفته اند که در صورت عدم وجود فلز، سیم پیچ دریافت کننده دارای مقدار صفر خواهد بود.

اجسام رسانا، جریان گردابی ناشی از فلزات غیرآهنی میدان مغناطیسی AC را دفع می کنند و باعث می شود که سیم پیچ گیرنده دیگر نول نشود. اجسام آهنی با جذب میدان های مغناطیسی به درونشان نامتعادل می شوند.

تغییر فاز در جهت مخالف بین فلزات رسانا و نارسانا است. علاوه بر این، اندازه و رسانایی یک جسم غیرآهنی تا زمانی که جرم و ترکیبات آن کنترل شود ، باعث تغییر فاز خواهد شد.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

گمانه زنی / دوزینگ / LRL
 

«دازینگ» روش عجیب یافتن گنجینه های زمین


یکی از عجیب ترین روش های کشف آب های زیرزمینی، سنگ های قیمتی، نفت و هرگونه زیرخاکی، «دازینگ» نام دارد. از آنجا که در این روش از هیچگونه تجهیزات علمی استفاده نمی شود، برخی بر این باور هستند که افرادی که قادر به دازینگ کردن هستند، نیروی خارق العاده ای دارند.

دازینگ روشی فراتر از علم برای یافتن گنجینه ها و آب های معدنی است. البته هیچگونه شواهد علمی مبنی بر اینکه نتیجه دازینگ به صورت تصادفی درست است وجود ندارد. تنها وسیله مورد نیاز این کار، یک چوب به شکل حرف انگلیسی ایگرگ (Y) است که به آن «چوب دازینگ» می گویند که این چوب به «چوب جادو» نیز مشهور است.

روش دازینگ در دوران رنسانس در آلمان ظاهر شد و از آن موقع به بعد طرفداران خاص خود را پیدا کرد، به افرادی که این کار را انجام می دهند «دازر» گفته می شود.

دازینگ در طول تاریخ

مورخین معتقدند دازینگ از قرن پانزدهم یعنی زمانی که تب جست و جوی فلزات گرانبها داغ شده بود در آلمان به وجود آمده است اما در سال 1662، این روش به عنوان یک عمل خرافه و یک عمل شیطانی معرفی شد چرا که تعدادی از قضات آلمانی معتقد بودند که این نیروی شیطانی است که چوب را هدایت می کند. با اینحال مدت زیادی نگذشته بود که اعلام شد از آنجا که هدایت چوب توسط شیطان به اثبات نرسیده، این روش ممنوع نیست و به این ترتیب بار دیگر دازینگ به عنوان روشی مرسوم برای یافتن زیرخاکی ها به کار گرفته شد.

در قرن هفدهم میلادی، دازینگ جای خود را بین پلیس ها و کارآگاهان نیز باز کرد و فرانسوی ها برای دستگیری جنایتکاران و قانون شکنان از این روش استفاده کردند اما سوءاستفاده از دازینگ و متهم کردن بیگناهان باعث شد در سال 1701، «قانون منع استفاده از دازینگ در موارد پلیسی و جنایی» به تصویب برسد. در قرون نوزدهم و بیستم، کشاورزان و گله داران جنوب «داکوتا» در آمریکا برای اینکه جای پر آب و علفی پیدا کنند، از روش دازینگ استفاده می کردند.

اما استفاده از دازینگ تنها در کشاورزی و گله داری مرسوم نبود. شاید باور نکنید اما در طی جنگ ویتنام، بعضی از سربازان نیروی دریایی ارتش آمریکا برای پیدا کردن زاغه مهمات و تونل های اسلحه دشمن، از روش دازینگ استفاده می کردند. حتی در سال 1986 وقتی 31 سرباز ناتو در یکی از کوهستان های نروژ گرفتار بهمن شدند، ارتش نروژ برای پیدا کردن آنها از چوب ساده ایگرگ شکل کمک گرفت.

اگرچه علمی بودن دازینگ به اثبات نرسیده است اما حتی امروزه هم بسیاری از کشاورزان در اروپا و آمریکا برای تعیین محل آب هیچ روشی را مناسب تر از دازینگ نمی دانند.
 

«دازینگ» روش عجیب یافتن گنجینه های زمین


تجهیزات مورد نیاز دازینگ

چوب چنگالی

در روش سنتی، رایج ترین چوبی که در دازینگ استفاده می شود، چوبی به شکل چنگال یا ایگرگ است که آن را از شاخه درختان جدا می کنند. بعضی از «دازرها» ترجیح می دهند چوب مورد نظرشان را از شاخه درختان خاصی انتخاب کنند. مثلا در اروپا استفاده از شاخه درخت فندق، هلو و بید بسیار رایج است. دو شاخه چوب ایگرگ شکل در دست گرفته می شود و قسمت سوم یعنی دم آن به صورت مستقیم نگه داشته می شود. سپس دازر به آهستگی شروع به راه رفتن در نقاط مختلف می کند و بعد از مدتی راه رفتن ناگهان می ایستد و می گوید که در آنجا آب در زیر زمین جریان دارد.

دازرها ادعا می کنند که در چنین نقاطی، شاخه به سمت پایین کشیده می شود یا آنکه شروع به پرش های کوتاه می کند. این روش به نام «جادوی بید» نیز شهرت دارد.

چوب فلزی

بسیاری از دازرهای امروزی، استفاده از چوب ایگرگی را کنار گذاشته اند و به جای آن، دو میله فلزی L شکل را در دست می گیرند. هر یک از میله ها در یک دست نگه داشته می شود و قسمت کوتاه شیء اِل شکل به سمت بالا نگه داشته می شود.

دازرها درباره روش پیدا کردن آب و اشیای زیرزمینی با استفاده از این روش ادعا می کنند که وقتی دازر به شیء مورد نظر در زیر خاک نزدیک می شود، میله ها به سمت یکدیگر خم شده و شکل ایکس را تشکیل می دهند.

علاوه بر میله های فلزی، دازرها از میله های پلاستیکی و شیشه ای نیز استفاده می کنند. میله های صاف نیز برای این کار مناسب است اما تا اوایل قرن نوزدهم در انگلیس استفاده نمی شد.

پاندول

برای دازینگ کردن گاهی از پاندول کریستالی، آهنی یا فلز دیگری که از یک زنجیر آویزان است نیز استفاده می شود.

برای این کار، در ابتدا دازر تعیین می کند که حرکت پاندول در چه سمتی علامت «بله» و در چه سمتی علامت «نه» است. او سپس سوالات مورد نظرش را از شخصی که پاندول را در دست دارد می پرسد. فردی که پاندول را در دست دارد می بایست تا جایی که می تواند آن را بی حرکت در مرکز نگه دارد، زمانی که پاندول به حرکت درمی آید پاسخ سوال داده می شود.
 

«دازینگ» روش عجیب یافتن گنجینه های زمین


دازینگ در دنیای مدرن

امروزه در دنیای مدرن، پلیس برخی از کشورها از تجهیزاتی شبیه چوب دازینگ اما به شکل پیشرفته تر نیز استفاده می کند که البته کارآمدی آنها از جهت علمی تاکنون اثبات نشده است. علاوه بر آن، چندین وسیله شناسایی بمب نیز در آزمایشگاه های مختلف توسط نیروهای پلیس مورد استفاده قرار گرفته است که البته هیچ کدام از آنها در آزمایشات علمی نتیجه مثبتی نداشته اند.

به عنوان مثال، در سال 2013 وسیله بمب یابی به نام ای دی ای 561 به بازار آمد که از این وسیله در عراق برای بمب یابی استفاده شد اما نتیجه آن رضایتبخش نبود.

به این ترتیب در آوریل سال 2013، «جیم مک کارمیک» مدیر بخش تجهیزات فنی ارتش آمریکا - ساخت این وسیله را یک کلاهبرداری خواند. این در حالی بود که دولت انگلیس پیش از این واردات وسیله های «بمب شناس» را به کشور ممنوع اعلام کرده بود.

ارزیابی علمی دازینگ

سال 1948، در یک مطالعه علمی، توانایی 58 دازر در شناسایی منبع آب زیرزمینی مورد آزمایش قرار گرفت. نتیجه آزمایش این بود: «دازرها به طور شانسی آب پیدا کردند.»

سال 1979 بار دیگر دازینگ کردن برای یافتن آب، مورد مطالعه دقیق تری قرار گرفت و باز هم نتیجه آن بود که منبع آب صورت شانسی پیدا شده است.

سال 2006 مطالعه روی قبرهایی که با روش دازینگ پیدا شده بود نشان داد که در این پرونده ها نیز، دازرها به طور تصادفی محل دفن اجساد را پیدا کرده اند و هیچگونه پایه و اساس علمی در این مورد وجود ندارد.

مطالعه دازینگ در آلمان

سال 1990 در کاسل آلمان - کشوری که دازینگ از آنجا برخاسته بود - انجمن تحقیقات علمی ماوراءالطبیعه تصمیم گرفت مورد دازینگ را بررسی کند. «جیمز راندی» یکی از اعضای انجمن، برای دازری که در این آزمایش موفق شود، ده هزار دلار آمریکا جایزه تعیین کرد.

در این آزمایش سه روزه 30 دازر انتخاب شدند. آنها از میان چندین لوله پلاستیکی که از زیر زمین عبور داده بودند می بایست تشخیص می دادند که در کدام لوله، آب جریان دارد. لوله ها 50 سانتیمتر در زیر زمین قرار داشتند و مسیر هر یک از لوله ها توسط یک طناب رنگی مشخص شده بود. همه دازرها معتقد بودند که این آزمایش بسیار صادقانه صورت گرفته و جواب آن کاملا درست خواهد بود که البته صادقانه بودن آزمایش واقعا تایید شد: «هیچ یک از دازرها برنده نشدند».

آزمایش دیتر بتس

«هانس دیتر بتس» و چند دانشمند آلمانی دیگر، در فاصله سال های 1987 تا 1988 روی توانایی های خارق العاده 500 دازر، آزمایشاتی انجام دادند که به «آزمایش مونیخ» معروف شد.

از میان این دازرها، 43 نفر که احتمال می رفت نیروی خارق العاده ای داشته باشند، برای مرحله نهایی انتخاب شدند.
 

«دازینگ» روش عجیب یافتن گنجینه های زمین


در این آزمایش، آب در داخل یک لوله که در زیرزمین یک انباری دو طبقه قرار داشت جریان پیدا کرد، پیش از هر آزمایش، لوله به یک سمت کشیده می شد و در طبقه بالا، دازر می بایست مسیر لوله را تشخیص می داد.

در طول دو سال، 843 آزمایش آزمایش مختلف صورت گرفت. در میان 43 دازری که مورد آزمایش قرار گرفتند، 37 نفر از آنها ناتوانی خود را در این کار نشان دادند و فقط شش نفر موفق شدند که مسیر را درست اعلام کنند.

نتیجه آزمایش اینطور اعلام شد: «اگر شانس را کنار بگذاریم، فقط تعداد اندکی کاملا در این کار موفق شدند که البته به نظر می رسد تجربه باعث موفقیت آنها شده است و نه نیروی خارق العاده شان.»

پنج سال پس از مطالعات مونیخ، پروفسور روانشناس «جیم تی انرایت» مدعی شد که نتیجه آزمایش چندان واضح نیست. او معتقد بود که آزمایش بتس توسط خود دازرها، ادعای آنها را درباره داشتن نیروی خارق العاده رد می کند.

توضیحات احتمالی و توجیه دازینگ

در توجیهات علمی اولیه در زمینه دازینگ، بسیاری بر این باور بودند که اجسامی که دازرها آنها را پیدا می کنند، از زیر خاک از خود پرتوهایی متصاعد می کنند که دازرها می توانند آنها را جذب کنند.

«ویلیام پریس» یک پزشک انگلیسی در این باره توجیه عجیب و غریبی دارد. او می گوید: «وقتی دازر به ماده معدنی نزدیک می شود، تعداد گلبول های خون بدن او افزایش می یابد و همین مسئله باعث می شود انتهای چوب خم شود و مکان شیء مورد نظر را پیدا کند.»

او البته می گوید: «گاهی اوقات بوی نامطبوعی که در اثر مدفون شدن اجسام در زیر زمین به وجود می آید، باعث می شود دازر به راحتی شیء مورد نظر را پیدا کند. اگرچه توضیحات پریس متقاعدکننده به نظر می رسد اما از نظر علمی تایید شده نیست.

سال 1986 مقاله ای در این باره در مجله «نیچر» منتشر شد. در این مقاله نوشته شده بود که دازینگ تا به امروز یک پدیده غیرطبیعی گزارش شده است اما با کمک علوم ارتدوکس، می توان آن را توضیح داد. افرادی که از دازینگ حمایت می کنند بر این باورند که در دازینگ، هیچگونه قدرت ماورایی وجود ندارد اما پدیده ای به نام «احساسات عمیق» روی آن موثر است.

گفته آنها خلاصه اش این می شود: «ضمیر ناخودآگاه افراد بدون اینکه آنها مطلع باشند روی بدن آنها تاثیر می گذارد و همین باعث می شود تا چوب دازینگ فرد را به سمت منبع مورد نظر هدایت کند.»

نظریه اینشتین

آلبرت اینشتین معتقد بود که دازینگ پدیده ای واقعی است. او در این باره می گوید: «من به خوبی می دانم که بسیاری از دانشمندان به دازینگ همانطور نگاه می کنند که در قدیم به علم نجوم می نگریستند. آنها امروزه، دازینگ را یک نوع خرافه باستانی تصور می کنند اما بنا بر آنچه که من می دانم، چنین نظریه ای چندان عادلانه نیست. چوب دازینگ یک وسیله کاملا ساده است که به سیستم عصبی انسان در برابر عناصر خاصی واکنش نشان می دهد. اینکه چگونه چنین چیزی ممکن است با توجه به علوم امروزی توضیحی برای آن وجود ندارد.»

دازینگ در دوران باستان

نقاشی هایی که بر دیواره غارهایی در اسپانیا کشیده شده، نشان می دهد که در 40 تا 50 هزار سال پیش از میلاد مسیح (ع)، مردم باستان از روش دازینگ استفاده می کردند.
 

«دازینگ» روش عجیب یافتن گنجینه های زمین


حتی نقاشی هایی در غارهای عراق کشف شده که دازینگ را نشان می دهد و قدمت آن به هشت هزار سال پیش برمی گردد، همچنین در مقبره فرعون توت آنخ آمون نیز شیءای شبیه به وسیله دازینگ کشف شده است. دو عدد چوب دازینگ مشهور در جهان وجود دارد که یکی از آنها در چین است و گفته می شود که دو هزار سال پیش از میلاد مسیح (ع) مورد استفاده قرار می گرفته است. چوب دوم متعلق به انگلیس است که در سال 1530، معدنچیان انگلیسی از آن برای یافتن کانی های مورد نظر کمک می گرفتند. در زمان ملکه الیزابت اول، معدنچیان آلمانی به انگلیس فرستاده شدند تا دازینگ را به معدنچی های انگلیسی آموزش دهند.

مورد مشهور دیگری که در مورد دازینگ در تاریخ به ثبت رسیده است مربوط می شود به سال 1630، در این سال در فرانسه جنایتی خونین رخ داد که در جریان آن یک تاجر و همسرش به قتل رسیدند. پلیس فرانسه در این پرونده، از یک دازر برای حل معمای این جنایت کمک گرفت و نکته عجیب این است که دازر پلیس را به سمت قاتل هدایت کرد.

حسی شبیه به حس پرندگان

به عقیده برخی از محققانی که درباره دازینگ تحقیق کرده اند، دازینگ کردن یک نوع حس است که در پرندگان، ماهی ها و حیوانات نیز وجود دارد تا بتوانند غذا و آب پیدا کنند. آنها می گویند ماهی های سالمون با کمک همین حس، به زادگاه خود برمی گردند یا پرستوها به دنبال آب و غذا کوچ می کنند. باورکردنی نیست اما پروانه های سلطنتی حتی بعد از سه نسل دور بودن از زادگاه اجدادی شان قادر هستند با کمک همین حس به زادگاه اجدادی خود بازگردند.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

برگشت به بالا
×