Principio Básico de funcionamiento SONAR

Recibe su nombre del acrónimo inglés (Sound Navigation And Ranging). El sónar se aprovecha de la trasmisión de ondas sonoras a través del agua para poder recoger información del fondo de un modo similar a lo que realiza el radar en tierra firme. A pesar de que según de que tipo sea su funcionamiento será diferente, el fenómeno físico en el que se basan todos es el mismo.

Cabe preguntarse por que no se emplean ondas electromagnéticas por el agua, es decir, por que el sónar emplea ondas mecánicas en vez de ondas electromagnéticas? La respuesta hay que buscarla en el medio de transmisión. Hay dos factores que desaconsejan el uso de ondas similares al radar en el mar:

1) El agua salada es buena conductora, y amortigua enormemente las ondas de naturaleza similar al radar. Para ser útil su implementación habría que aumentar mucho la potencia o bien disminuir la frecuencia, lo que obligaría a emplear antenas más grandes.

2) El sonido se propaga a mayor celeridad cuanto menos se pueda comprimir el medio de transmisión. Dado que el agua salada es un líquido, menos compresible que el aire, se propagará con celeridad mayor en agua que en aire.

Es correcto hablar de celeridad, no de velocidad, porque el sonido es una onda esférica y por tanto se transmite en todas las direcciones. No obstante la celeridad con la que el sonido de propaga en el mar no es uniforme, y el comportamiento de los rayos sonoros, así se designa a las trayectorias que siguen los frentes de ondas, depende de este hecho.

Así pues hay tres factores determinantes en la celeridad que son: . TEMPERATURA . SALINIDAD . PRESIÓN El grado de influencia de los mismos en el valor de la celeridad ha sido objeto de investigación durante muchos años y se ha acometido en sentido teórico, mediante formulación matemática y en sentido experimental, lo que ha permitido obtener fórmulas empíricas a partir de las observaciones realizadas. El primer resultado práctico fue la formula de DEL GROSSO en 1960, seguido del de WILSON y perfeccionado por MACKENZIE en 1981 cuyo resultado es:

c = 1448,96 + 4.591 T - 0,05304 T2 + 0,0163 D + 1,34 (S-35)

c: Celeridad en mts/seg. T: Temperatura en °C. Entre 0 y 30. D: Produndidad en metros. Entre 0 y 8.000. S: Salinidad en partes por mil. Entre 30 y 40. A pesar de que existen otros factores que pueden alterar la celeridad, pueden considerarse irrelevantes en comparación con los ya citados. Como consecuencia de la variación de la celeridad en el plano vertical, podemos decir que el mar se haya estratificado en zonas, en cada una de las cuales los rayos sonoros tendrán distinto comportamiento. Para estudiar las estratificaciones se les asigna un valor por cada una de las variables que intervienen llamados GRADIENTES, y que se obtienen mediante la relación entre la diferencia de valores de la variable y la diferencia de valores en la funcion. El GRADIENTE DE TEMPERATURA a presión y salinidad constantes es de +3 mts./seg. por °C de aumento. El GRADIENTE DE SALINIDAD a temperatura y presión constantes es de +1,2 mts./seg. por cada 1 por mil de aumento. El GRADIENTE DE PRESION a temperatura y salinidad constantes es de 0,016 mts./seg. por cada metro de aumento de profundidad. Representando en un grafico los valores dos a dos de celeridad-temperatura, celeridad-salinidad y celeridad-presión, las estratificaciones quedan definidas por los puntos en los que la grafica sufre una variación brusca. El sónar está compuesto por un transmisor, un emisor, un receptor y un indicador. El transmisor emite un haz de impulsos ultrasónicos a través del emisor. Cuando chocan con un objeto los impulsos se reflejan y forman una señal de eco que es captada por el receptor. El receptor amplifica la energía de las ondas del eco y genera una señal que es enviada al indicador, constituido por una pantalla en la que se ve el objeto en el que han rebotado las ondas.  

Tipos de sónar

Existen dos tipos: Activo y pasivo.

En el sónar activo se lanza una señal mediante un emisor. Dicha señal al encontrar un obstáculo vuelve a ser recogida, al rebotar por un receptor. Mediante el análisis de tiempos se puede establecer, conocida la celeridad del sonido en el medio, donde esta el obstáculo. Mediante haces de sondas se puede hoy en día conocer la forma del mismo e incluso su composición, teniendo en cuenta cuanta señal es absorbida y cuanta devuelta. El sónar Pasivo se limita a escuchar el sonido que proviene de los objetos que se encuentran sumergidos. Estos dispositivos reciben directamente el ruido producido por el objeto y el camino que recorre la onda es la distancia existente entre el objeto y el receptor del ruido. El funcionamiento de gran parte de las sondas empleadas en batimetría se basa en el principio de funcionamiento del sónar.

Hidrófonos

Un hidrófono es un transductor de sonido a electricidad para ser usado en agua o en otro líquido, de forma análoga al uso de un micrófono en el aire. Un hidrófono también se puede emplear como emisor pero no todos los hidrófonos tienen esta capacidad. En el caso del sónar será el encargado de emitir/recibir los sonidos necesarios para su funcionamiento. El primer sónar operativo fue construido por Reginald Fessenden en los Estados Unidos en 1914. Este dispositivo empleaba un oscilador de cobre electromagnético que emitía un ruido de baja frecuencia, a continuación conmutaba a un modo de escucha para recibir el eco. Debido a este tosco modo de operación no era demasiado preciso en la determinación de la dirección del blanco. El primer dispositivo denominado hidrófono fue desarrollado cuando la tecnología maduró y se emplearon ondas ultrasónicas que mejoraban la capacidad de detección. Los ultrasonidos se generan mediante un mosaico de cristales de cuarzo delgados pegados entre ellos por láminas de acero de forma que se obtienen frecuencias de resonancia por encima de 150 KHz.

ASIGNATURA: CAF

PUBLICACIÓN REALIZADA POR JHONY BAUTISTA C.I- 18566744

FUENTE:

http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_06_07/io7/public_html/sonar1.html

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