El sónar
Un sónar o ecosonda es un aparato que permite al
hombre “ver” o averiguar la posición en la que se encuentran objetos situados
bastante profundidad o sumergidos a cierta distancia de un barco.
Hoy en día, por extensión,
se aplica la palabra SONAR a la parte de la acústica aplicada que abarca todas
las actividades en las que el agua es el medio de propagación del sonido.
Básicamente el SONAR es al
agua lo que el RADAR es al aire. La diferencia fundamental reside en el medio
en el que se propaga la energía.
También se utilizan para encontrar restos de naufragios en
el mar u océano, bancos de peces y otros elementos sumergidos.
Su capacidad para detectar obstáculos, como arrecifes
desconocidos o icebergs incluso en días de espesa niebla, lo convierten en un
instrumento de seguridad indispensable.
Tipos de
Sonar
Básicamente hay dos tipos de Sonar: pasivo y activo.
Sonar Activo:
para detectar objetos bajo el agua, emplea el eco devuelto por dicho objeto al
incidir sobre él las ondas acústicas emitidas por un transmisor. El objeto
sobre el que inciden las ondas devolverá parte de ellas. El camino recorrido
por las ondas es el doble del camino entre emisor y objeto.
Sonar Pasivo: escucha directamente los sonidos del
los objetos que permanecen sumergidos. En este caso la onda recorre únicamente
la distancia entre el objeto y el receptor.
El transductor es
la parte fundamental de un equipo SONAR.
El Sonar Pasivo
El propósito del
sonar pasivo es la captación de los sonidos emitidos por objetos sumergidos
facilitando la información precisa para obtener la dirección del objeto,
analizar su movimiento y posibilitar su identificación.
Está formado por 3
subsistemas:
1.-Captación de la
señal.
2.-Procesado de la
señal.
3.-Lectura y
medición de la señal procesada.
La captación se
realiza mediante un conjunto de hidrófonos colocados en la disposición que más
convenga según el rango de frecuencias en el que se pretende utilizar.
Un rango de
frecuencias elevado requiere una disposición en forma cilíndrica o esférica. El
ruido debida a la propia plataforma no afecta mucho a estas frecuencias. No
obstante si le afecta el ruido producido por el movimiento de la plataforma en
el agua, y con esta disposición cilíndrica o esférica se mejora la respuesta.
Un rango de
frecuencias bajas si que se verá afectado por el ruido de la propia plataforma.
Por ello se usa una disposición en array de los hidrófonos para que puedan se
remolcados a suficiente distancia de la plataforma como para eliminar el ruido.
La señal que se
recibe se amplifica y se filtra antes de tratarse, para contrarrestar la
atenuación y eliminar el ruido fuera de banda.
El tratamiento de
la señal suele consistir en una detección electrónica de la dirección de la que
proviene, una escucha por parte de un operador, y una representación visual y
registro gráfico de la misma. La señal procesada entra a un subsistema de
medición y escucha por un operador y a otros equipos que permitan identificar
el objeto. La señal digital obtenida se usa para elaborar los gráficos y demás
representaciones visuales. Así pues la señal sufre un doble tratamiento,
analógico y digital.
El Sonar Activo
Se basa en la
detección del eco devuelto por un objeto sumergido al incidir sobre él un tren
de ondas acústicas emitidas por un proyector, para detectar objetos
sumergidos y obtener información de su dirección, distancia y analizar su
movimiento.
También pueden
funcionar como sonar pasivo con limitaciones en la dureza del transductor y en
el menor rango de frecuencias en el que es operativo.
Posee 5
subsistemas:
1.-Base acústica.
2.-Selección y
conmutación.
3.-Emisor.
4.-Receptor.
5.-Lectura y
procesado de la señal recibida.
La base acústica
suele ser un transductor únicamente, que sirve para transformar la señal
eléctrica en acústica y también para transformar la señal acústica recibida en
eléctrica. Además posee un sistema para conducir la señal recibida bien hacia
la parte activa del sonar o bien hacia la pasiva, ya que puede funcionar de
ambos modos.
El receptor pasivo
funciona igual que en el caso del sonar pasivo.
En el receptor
activo en cambio, sólo interesa recibir un rango pequeño de frecuencias
centrado entorno a la frecuencia de emisión. El eco emitido por los objetos al
incidir sobre ellos la onda, está ligeramente desplazado en frecuencia respecto
de la frecuencia de emisión, y por ello se amplía el rango de emisión a una
pequeña banda, y no únicamente a la frecuencia de emisión. Asimismo, la
ganancia del amplificador en recepción es variable en el tiempo, para no amplificar
más los ecos cercanos anulando los lejanos.
Se trata la señal
de dos formas, analógica, resultando una señal de audio que va a un operador, y
digital, usada en la representación gráfica de la señal.
El emisor es el
encargado de formar el impulso eléctrico conocido como "ping sonar".
Este pulso se forma a partir de un oscilador que genera una onda continua
que se aplica a un dispositivo de disparo. El pulso se amplifica y se aplica al
transductor mediante un adaptador de impedancia y el circuito de conmutación.
El subsistema de
selección y conmutación se encarga de seleccionar el modo adecuado de
funcionamiento del sonar, activo o pasivo, así como de conmutar del emisor al
receptor una vez que se ha realizado la emisión en el sonar activo. Así el funcionamiento
en modo activo consiste en una alternancia de períodos de emisión y recepción.
Conociendo la
velocidad de propagación del sonido en el agua, se puede calcular la distancia
al llegar el eco, según el tiempo que tardó.
Los usos del Sonar son
de carácter militar y naval principalmente. Las unidades de las
Marinas Militares con capacidad antisubmarina disponen de equipos tanto activos
como pasivos para realizar la detección, clasificación, seguimiento y ataque de
submarinos. Estos a su vez disponen de equipos para la detección de buques de
superficie y de contramedidas para evitar o retardar su detección por dichas
unidades. Los dragaminas mecánicos se reemplazan por modernos cazaminas dotados
de equipos SONAR de gran precisión y resolución capaces de localizar objetos
sumergidos y visualizar su forma o estructura para determinar si se trata de
una mina.
El incesante avance de la
electrónica y de la informática aplicada a la acústica submarina ha hecho
extender las capacidades de los equipos al análisis del ruido radiado por los
barcos, obteniendo así la denominada "firma acústica" que permite
identificar cada unidad de forma unívoca al igual que una huella dactilar
identifica a una persona; pero a diferencia de las huellas dactilares que son
invariables, las firmas aústicas cambian con el tiempo. Esto es debido a que
dichas "firmas" proceden en su mayor parte del ruido radiado por la
maquinaria a bordo de los buques y dicho ruido varía a su vez con las
modificaciones, reparaciones y fatiga de las piezas que la componen. Esto
obliga a mantener una información actualizada de inteligencia de unidades
navales.
También podemos encontrar
usos civiles. Es bastante común el uso de sondadores en barcos de todo tipo,
medidores de espesor de capas de hielo y otros dispositivos de ayuda a la
navegación que usan el sonido o ultrasonido. Otra aportación significativa son
los detectores de pesca que permiten la localización de bancos de peces. Los
buscadores de tesoros poseen poderosos equipos para la localización de barcos
hundidos. Sensores de ultrasonidos se aplican para sistemas de alarma y
para realizar mediciones precisas y máquinas de ecografía se emplean a diario
para ayuda al diagnóstico en medicina.
