SONAR (vigation del NA ASÍ QUE del del und de y R anging) sonar - o del - es una técnica que utiliza el que la propagación sana de debajo del agua al navega, que comunica o detectar otros recipientes. Hay dos clases de sonar-activo y de pasivo. El sonar se puede utilizar como medio para la localización acústica .

La localización acústica en aire fue utilizada antes de la introducción del radar . El sonar se puede también utilizar en el aire para la navegación de la robusteza mientras que el SODAR (un sonar de mirada ascendente del en-aire) se utiliza para las investigaciones atmosféricas.

El sonar del término también se utiliza para el equipo usado para generar y para recibir el sonido. Las frecuencias usadas en sistemas del sonar varían infrasónico al ultrasónico.

El estudio del sonido subacuático se conoce como la acústica subacuática o a veces Hydroacoustics .

Historia

Aunque algunos animales hayan utilizado probablemente el sonido para la comunicación y la detección del objeto para millones de años, el uso de los seres humanos es registrado inicialmente por el Leonardo Da Vinci en 1490. Un tubo insertado en el agua reputaba utilizado para detectar los recipientes colocando un oído al tubo. En el siglo XIX una campana subacuática fue utilizada como ancilario a los faros para proporcionar la advertencia de peligros.

El uso del sonido al “eco localiza” el submarino de la misma forma que el sonido del uso de los palos para la navegación aérea parece haber sido incitado por el desastre '' titánico '' de de 1912. La primera patente del mundo para un dispositivo subacuático de la localización por ultrasonidos fue archivada en la oficina de patentes británica por el inglés Lewis Richardson, un mes del meteorólogo después de hundir del titánico, y un alemán Alexander Behm del físico obtuvo una patente para un receptor acústico de eco en 1913. canadiense Reginald Fessenden, mientras que trabaja para el Submarine Signal Company en Boston, construido un principio del sistema experimental en 1912, un sistema probado más adelante en el puerto de Boston, y finalmente en 1914 del cortador Miami del rédito de los E. (ahora guardacostas) en los bancos magníficos Terranova Canadá. En esa prueba, Fessenden demostró la profundidad que sonaba, localización subacuática del comunicación (código Morse) y por ultrasonidos (detectada un iceberg en dos millas (3  kilómetro) de gama). El oscilador supuesto de Fessenden, en el CA 500 hertzios de frecuencia, no podía determinar el cojinete del iceberg debido a la longitud de onda de 3 metros y a la pequeña dimensión de la cara de la radiación del transductor (menos de 1 metro de diámetro). Diez el Montreal - los submarinos británicos construidos de la clase H que lanzó en 1915 fueron equipados de un oscilador de Fessenden del .

Durante la Primera Guerra Mundial la necesidad de detectar los submarinos incitó más investigación en el uso del sonido. Los Británicos hicieron el uso temprano de hidrófonos subacuáticos, mientras que el francés Paul Langevin del físico, trabajando con un ingeniero eléctrico del émigré ruso, Constantino Chilowski, trabajado en el desarrollo de los dispositivos activos de los sonidos para detectar los submarinos en el 1915 usar el cuarzo. Aunque el piezoeléctrico y los transductores magnetostrictivos reemplazaran más adelante los transductores electrostáticos que utilizaron, este trabajo influenciado futuro diseña. La película plástica sensible sana ligera y la fibra óptica se han utilizado para los hidrófonos (transductores acustoeléctricos para el uso in-water), mientras que Terfenol-D y PMN (niobato del magnesio del plomo) se han desarrollado para los proyectores. Los materiales compuestos piezoeléctricos están disponibles de varios fabricantes incluyendo cerámica de Morgan la electro.

En 1916, bajo tablero británico de invención y de investigación, el canadiense Roberto Guillermo Boyle del físico adquirió el proyecto sano activo de la detección con el una madera de B, produciendo un prototipo para probar en mid-1917. Este trabajo, para la división antisubmarina, fue emprendido en secreto extremo, y cristales piezoeléctricos usados del cuarzo para producir el primer aparato sano activo subacuático práctico de la detección del mundo. Para mantener secreto no se hizo ninguna mención de la experimentación sana o del cuarzo - la palabra usada para describir las primeras obras (“supersonics ") fue cambiada a 'ASD'ics, y al material de cuarzo 'ASD'ivite. De esto vino el británico ASDIC de las siglas. En 1939, en respuesta a una pregunta del diccionario del inglés de Oxford, el Ministerio de marina compuso la historia para la cual las letras de pie “aliaron a comité submarino de la investigación de la detección”, y esto todavía se cree extensamente, aunque no se ha encontrado a ningún comité que llevaba este nombre nunca en los archivos del Ministerio de marina.

Por el 1918, el los E. y el Gran Bretaña habían construido sistemas activos, aunque los Británicos estaban mucho antes de los E. Probaron su ASDIC en el HMS '' Antrim '' en 1920, y comenzaron la producción en 1922. El 6to flotilla del destructor ASDIC-había equipado los recipientes en 1923. Una escuela antisubmarina, el HMS '' Osprey '', y un flotilla del entrenamiento de cuatro recipientes fueron establecidos en el Portland en 1924. El sistema del sonar QB de los E.

Por el brote de la Segunda Guerra Mundial, la marina de guerra real tenía cinco sistemas para diversas clases de la nave superficial, y otros para los submarinos, incorporado en un sistema antisubmarino completo del ataque. La eficacia de ASDIC temprano fue limitada por el uso de la carga de profundidad como arma antisubmarina. Esto requirió un recipiente que atacaba pasar sobre un contacto sumergido antes de caer cargas sobre la popa, dando por resultado una pérdida de contacto de ASDIC en los momentos antes de ataque. El cazador encendía con eficacia persianas, mientras tanto un comandante submarino podía tomar medidas evasivas. Esta situación fue remediada usando varias naves que cooperaban y por la adopción del " a continuación weapons" que lanza;, por ejemplo el erizo y el calamar posterior, que proyectaron las cabezas en una blanco delante del atacante y así aún en contacto de ASDIC. Los progresos durante la guerra dieron lugar a los sistemas británicos de ASDIC que utilizaron varias diversas formas de la viga, cubriendo continuamente puntos ocultos. Torpedos posteriores, acústicos fueron utilizados.

Al principio de WWII ASDIC la tecnología británica fue transferida para libre a los E. La investigación sobre ASDIC y sonido subacuático fue ampliada en el Reino Unido y en los E. Muchos nuevos tipos de detección sana militar fueron desarrollados. Estas sonoboyas incluidas, primero desarrolladas por los Británicos en 1944, el sonar de inmersión/dunking y el sonar de la detección de mina. Este trabajo formó la base para los progresos de la posguerra relacionados con contradecir el submarino nuclear. El trabajo sobre el sonar también había sido realizado en los condados del eje, notablemente en Alemania, que incluyó contramedidas. En el final de WWII este trabajo alemán fue asimilado por Gran Bretaña y los E. Los sonares han continuado siendo desarrollados por muchos países, incluyendo Rusia, para las aplicaciones militares y civiles. El desarrollo militar principal ha sido estos últimos años el interés cada vez mayor en sistemas activos de baja frecuencia.

En la Segunda Guerra Mundial, los americanos utilizaron el SONAR del término para sus sistemas, acuñado como el equivalente del RADAR . En 1948, con la formación de OTAN, la estandardización de señales llevó a la caída de ASDIC a favor del SONAR del para todos los países de la OTAN.

Factores de funcionamiento

El funcionamiento de la detección, de la clasificación y de la localización de un sonar depende del ambiente y del equipo de recepción, así como el equipo que transmite en un sonar activo o el ruido irradiado blanco en un sonar pasivo.

Propagación sana

La operación del sonar es afectada por variaciones en la velocidad del sonido, particularmente en el plano vertical. El sonido viaja más lentamente en el agua dulce que en la agua de mar, aunque la diferencia en velocidades entre el agua salada fresca y es pequeña. En toda la velocidad del sonido del agua (llamada a veces velocidad aunque esto es incorrecto) es determinado por su módulo a granel y la densidad total . El módulo a granel es afectado por temperatura, las impurezas disueltas (generalmente salinidad ), y la presión . El efecto de densidad es pequeño. La velocidad del sonido (en pies por segundo) es aproximadamente igual a:

4388 del + (11.25 × temperatura (en °F)) + (0.0182 × profundidad (en pies) + salinidad (en parte-por-mil)).

Ésta es una ecuación derivada de la aproximación empírico que es razonablemente exacta para las temperaturas normales, las concentraciones de salinidad y la gama de la mayoría de las profundidades del océano. La temperatura del océano varía con profundidad, pero en entre 30 y 100 metros hay a menudo un cambio marcado, llamado el Thermocline, dividiendo el agua superficial más caliente del frío, aún las aguas que componen el resto del océano. Esto puede frustrar el sonar, porque un sonido que origina en un lado del thermocline tiende a estar doblado, o el se refractó, con el thermocline. El thermocline puede estar presente en aguas costeras más bajas. Sin embargo, agitar la acción mezclará la columna de agua y eliminará a menudo el thermocline. Regar la presión también afecta a la propagación sana. La presión creciente aumenta la velocidad sana, que hace las ondas acústicas refractarse lejos del área de una velocidad sana más alta. El modelo matemático de la refracción se llama la ley de Snell.

Las ondas acústicas que se irradian abajo en el respaldo de la curva del océano profundo a la superficie en los grandes arcos debido a la presión cada vez mayor (y por lo tanto suenan velocidad) con profundidad. El océano debe ser por lo menos 6000 pies (1850 metros) profundamente, o las ondas acústicas repetirán de la parte inferior en vez de refractarse detrás hacia arriba, y la pérdida de reflexión en la parte inferior reduce funcionamiento. Bajo condiciones apropiadas estas ondas acústicas después serán enfocadas cerca de la superficie y refractadas detrás abajo y repetir otro arco. Cada foco en la superficie se llama una zona de la convergencia (CZ). Esta CZ forma un anillo sobre el sonar. La distancia y la anchura de la CZ depende de la temperatura y de la salinidad del agua. En el Atlántico Norte, por ejemplo, CZs se encuentra las millas náuticas (61 kilómetros) de aproximadamente cada 33, dependiendo de la estación. Los sonidos que se pueden oír solamente de algunas millas en una línea directa pueden por lo tanto también ser centenares detectados de millas lejos. Con los sonares de gran alcance la primera, segunda y tercera CZ es bastante útil; fomentar hacia fuera que ese la señal es demasiado débil, y las condiciones termales son demasiado inestables, reduciendo la confiabilidad de las señales. La señal es atenuada naturalmente por distancia, pero los sistemas modernos del sonar son muy sensibles, es decir pueden detectar a pesar de cocientes de relación señal/ruído bajos.

Si la fuente sana es profunda y las condiciones correctas, la propagación puede ocurrir en el “canal profundo del sonido”. Esto proporciona extremadamente - pérdida baja de la propagación a un receptor en el canal. Esto está debido a la interceptación sana en el canal sin pérdidas en los límites. La propagación similar puede ocurrir en el “conducto superficial” bajo condiciones convenientes. Al menos en este caso hay pérdidas de reflexión en la superficie.

En agua poco profunda la propagación es generalmente reflexión cerca repetida en la superficie y la parte inferior, donde las considerables pérdidas pueden ocurrir.

La propagación sana también es afectada por la absorción en el agua sí mismo así como en la superficie y la parte inferior. Esta absorción es dependiente de la frecuencia, con varios diversos mecanismos en agua de mar. Así los sonares requeridos para funcionar sobre gamas largas tienden a utilizar frecuencias bajas para reducir al mínimo efectos de la absorción.

El mar contiene muchas fuentes de ruido que interfieran con el eco o la firma deseado de blanco. Las fuentes de ruido principales son debido a las ondas y al envío . El movimiento del receptor a través del agua puede también causar el ruido de baja frecuencia, que es dependiente de la velocidad.

Reverberación

Cuando se utiliza el sonar activo, la dispersión ocurre de pequeños objetos en el mar así como de la parte inferior y la superficie. Ésta puede ser una fuente importante de interferencia pero no ocurre con el sonar pasivo. Este efecto de la dispersión es diferente de ése en la reverberación del sitio que es un fenómeno de la reflexión. Una analogía para la reverberación es la dispersión de las linternas de un coche en niebla o niebla. Una viga de lápiz de alta intensidad penetrará la niebla; las linternas principales son menos direccionales y resultado en " blanco-out" donde la reverberación vuelta domina. Semejantemente, superar la reverberación, un sonar activo necesita transmitir en una viga estrecha.

Características de la blanco

La blanco de un sonar, tal como un submarino, tiene dos características principales que influencien el funcionamiento del sonar. Para el sonar activo es sus características de la reflexión sana, conocidas como su fuerza de la blanco. Para pasivo el sonar las características irradiadas del ruido de la blanco es crítico. El espectro irradiado en general consistirá en una serie continua sin resolver de ruido con las líneas espectrales en él, las líneas que son utilizadas para la clasificación.

Los ecos también se obtienen de otros objetos en el mar tal como ballenas, estelas, escuelas de pescados y rocas.

Contramedidas

Las contramedidas (accionadas) activas se pueden poner en marcha por un submarino bajo ataque para levantar el nivel de ruidos y/o para proporcionar una blanco falsa grande. (IE no propulsado) las contramedidas pasivas incluyen el ruido del montaje que genera los dispositivos en el aislamiento de los dispositivos y la capa del casco de submarinos.

Sonar activo

El sonar activo utiliza un transmisor de los sonidos y un receptor. Cuando los dos están en el mismo lugar es operación monostática. Cuando se separan el transmisor y el receptor es operación biestática. Cuando se utilizan más transmisores (o más receptores), espacial separado otra vez, es operación multiestática. La mayoría de los sonares se utilizan monostatically con el mismo arsenal que es utilizado a menudo para la transmisión y la recepción, aunque cuando la plataforma se está moviendo puede ser necesario considerar un solos transmisor/receptor como siendo funcionado bistatically. Los campos activos de la sonoboya se pueden funcionar multistatically.

El sonar activo crea un pulso del sonido, a menudo llamado un " ping", y entonces está atentas las reflexiones (eco ) del pulso. Este pulso del sonido se crea generalmente electrónicamente usar un proyector de sonar que consiste en un generador de señal, un amplificador de energía y un transductor electroacústico/un arsenal, posiblemente con un beamformer. Sin embargo, puede ser creado por otros medios, eg. químicamente usar los explosivos o usando fuentes de calor en el Thermoacoustics .

Para medir la distancia a un objeto, el tiempo de la transmisión de un pulso a la recepción es medido y convertido en una gama sabiendo la velocidad del sonido. Para medir el cojinete, varios hidrófonos son utilizados, y las medidas del sistema la hora de llegada relativa a cada uno, o con un arsenal de hidrófonos, midiendo la amplitud relativa en las vigas formadas a través de un llamado de proceso Beamforming . El uso de un arsenal reduce la respuesta espacial para para proporcionar el ancho de la cubierta utilizar sistemas de haces múltiples. La señal de la blanco (si presente) junto con ruido entonces se pasa a través de las varias formas del tratamiento de señales, que para los sonares simples pueden ser apenas medida de la energía. Entonces se presenta a una cierta forma de dispositivo de la decisión que llame la salida la señal required o ruido. Este dispositivo de la decisión puede ser operador con auriculares o una exhibición, o en sonares más sofisticados esta función se puede realizar por el software. Otros procesos se pueden realizar para clasificar la blanco y para localizarla, así como la medición de su velocidad.

El pulso puede estar en la frecuencia constante o un chirrido de la frecuencia cambiante (permitir la compresión del pulso en la recepción). Los sonares simples utilizan generalmente el anterior con un filtro de par en par bastante para cubrir los cambios posibles de Doppler debido al movimiento de la blanco, mientras que son más complejos unos incluyen generalmente la 3ultima técnica. Hoy, la compresión del pulso se alcanza generalmente usar técnicas digitales de la correlación. Los sonares militares tienen a menudo vigas múltiples para proporcionar la cubierta general mientras que son simples unas cubren solamente un arco estrecho. Este 3ultimo fue explorado original a menudo alrededor de mecánicamente pero esto era un proceso lento.

Particularmente cuando se utilizan las solas transmisiones de la frecuencia, el efecto de Doppler se puede utilizar para medir la velocidad radial de una blanco. La diferencia en frecuencia entre la señal transmitida y recibida se mide y se convierte en una velocidad. Puesto que los cambios de Doppler se pueden introducir por el receptor o el movimiento de la blanco, el permiso tiene que ser hecho para la velocidad radial de la plataforma de búsqueda.

Un pequeño sonar útil parece áspero una linterna impermeable. Uno señala la cabeza en el agua, presiona un botón, y lee una distancia. Otra variante es un " " de la lupa de pesca ; ese demuestra una pequeña exhibición con los bajíos de pescados. Algunos sonares civiles se acercan a los sonares militares activos en capacidad, con las exhibiciones tridimensionales absolutamente exóticas del área cerca del barco. Sin embargo, estos sonares no se diseñan para la cautela.

Cuando el sonar activo se utiliza para medir la distancia del transductor a la parte inferior, se conoce como sondeo acústico . Los métodos similares pueden ser mirada usada hacia arriba para la medida de la onda.

El sonar activo también se utiliza para medir distancia a través del agua entre dos transductores de sonar o una combinación de un hidrófono (micrófono acústico subacuático) y de proyector (altavoz acústico subacuático). Un transductor es un dispositivo que puede transmitir y recibir las señales acústicas (" pings"). Cuando un hidrófono/un transductor recibe una señal específica de la interrogación responde transmitiendo un específico contesta la señal. Para medir distancia, un transductor/el proyector transmite una señal de la interrogación y mide el tiempo entre esta transmisión y el recibo de la otra contestación del transductor/del hidrófono. La diferencia de tiempo, escalada por la velocidad del sonido a través del agua y dividida por dos, es la distancia entre las dos plataformas. Esta técnica, cuando está utilizada con los transductores/los hidrófonos/los proyectores múltiples, puede calcular las posiciones relativas de los parásitos atmosféricos y de los objetos móviles en agua.

En tiempo de guerra, la emisión de un pulso activo está comprometiendo tan para la cautela de un submarino que está considerado una abertura muy severa de táctica.

Un tipo muy direccional, con todo bajo-eficacia de sonar (usado por las industrias pesqueras, los militares, y para la seguridad portuaria) hace uso de una característica no linear compleja del agua conocida como sonar no linear, el transductor virtual que es conocido como arsenal paramétrico .

Transpondor

Éste es un dispositivo activo del sonar que recibe un estímulo y (o con un retardo) retransmite inmediatamente la señal recibida o predeterminada.

Predicción del funcionamiento

Una blanco de sonar es pequeña concerniente a la esfera, centrada alrededor del emisor, en el cual está situada. Por lo tanto, la energía de la señal reflejada es muy baja, varias órdenes de la magnitud menos que la señal original. Incluso si la señal reflejada estaba de la misma energía, el ejemplo siguiente (usar valores hipotéticos) demuestra el problema: Suponer que un sistema del sonar es capaz de emitir 10000 una señal de W/m ² en el 1m, y de detectar 0.001 señales de W/m ². En 100 m la señal será 1 W/m ² (debido a la ley del Inverso-cuadrado). Si la señal entera se refleja de una blanco de 10 sq m, estará en 0.001 W/m ² cuando alcanza el emisor, IE apenas perceptible. Sin embargo, seguirá habiendo la señal original sobre 0.001 W/m ² hasta 300 M. Cualquier blanco de 10 sq m entre 100 y 300 m usar un sistema similar o mejor podría detectar el pulso pero no sería detectada por el emisor. Los detectores deben ser muy sensibles coger los ecos. Puesto que la señal original es mucho más de gran alcance, puede ser detectada muchas veces más lejos de dos veces la gama del sonar (como en el ejemplo).

En sonar activo hay dos limitaciones del funcionamiento, debidas divulgar y reverberación. En general uno u otro de éstos dominará para poder considerar inicialmente los dos efectos por separado.

En condiciones limitadas del ruido en la detección inicial: -

SL - 2TL + TS - (NL - DI) = DESPEGUE

donde está el nivel el SL de la fuente, el TL es la pérdida de transmisión (o la pérdida de la propagación), los TS es la fuerza de la blanco, NL es el nivel de ruidos, el DI es el índice de directividad del arsenal (una aproximación al aumento del arsenal) y despegue es el umbral de la detección.

En condiciones limitadas de la reverberación en la detección inicial (que descuida aumento del arsenal):-

SL - 2TL + TS = RL + DESPEGUE

donde está el nivel RL de la reverberación y otros factores están como antes.

Animales de marina

Efectos nocivos

Los transmisores de alta potencia del sonar pueden dañar animales de marina, aunque los mecanismos exactos para esto no estén bien entendidos. Algunos animales de marina, tales como ballenas y sistemas del echolocation del uso de los delfínes similares al sonar activo para localizar depredadores y la presa. Se conjetura que los transmisores del sonar podrían confundir estos animales y hacerlos perder su manera, quizás evitando que la alimentación y se acoplen.

Se ha sugerido que el sonar militar puede inducir a ballenas que se atierren y emerjan demasiado rápido llevando a una forma de la enfermedad de descompresión . Esto primero fue levantada por un papel publicado en la naturaleza diario en 2003. Divulgó las lesiones agudas de la gas-burbuja (indicativas de enfermedad de descompresión) en las ballenas que vararon poco después de que el comienzo de un ejercicio militar de las islas Canarias en septiembre de 2002.

En el Bahamas en 2000, un ensayo del sonar de la marina de guerra de Estados Unidos de transmisores en el kilociclo de la gama de frecuencia 3-8 en un nivel de la fuente de 223-235 decibelios con referencia a 1 μPa (escalado a una distancia de 1 m) dio lugar a varar de diecisiete ballenas, siete cuyo fueron encontrados muerto. La marina de guerra aceptó culpa en un informe, que encontró las ballenas muertas para haber experimentado las hemorragias acústico-inducidas alrededor de los oídos. La desorientación resultante pudo haber llevado a la encalladura.

Una clase de sonar llamado sonar de la frecuencia media se ha correlacionado con los océanos cetáceos totales de los strandings en el mundo entero, y por lo tanto ha sido seleccionada por los ecologistas como causar la muerte de mamíferos marinos. Un pleito archivó por el consejo de defensa de los recursos naturales en el Santa Mónica, California el el 20 de octubre, el 2005 afirmó que la marina americana Ha conducido ejercicios del sonar con violación de varias leyes ambientales, incluyendo el acto nacional de la política medioambiental, el acto de la protección del mamífero marino, y el acto en peligro de la especie.

El el el 13 de noviembre, el 2007, una corte de súplicas de Estados Unidos restauró una interdicción en el uso de la marina americana Del sonar de la submarino-caza en misiones de entrenamiento próximas de California meridional hasta que adopte mejores salvaguardias para las ballenas, los delfínes y otros mamíferos marinos.

Métodos de la mitigación

Las consecuencias para el medio ambiente de la operación del sonar activo se requieren ser realizadas por ley de los E. Los procedimientos para reducir al mínimo el impacto del sonar se desarrollan en cada caso donde hay impacto significativo.

Sonar de mano para uso de un zambullidor

El LIMIS (= sonar de la proyección de imagen de la mina de la lapa) es un de mano o un ROV - sonar montado de la proyección de imagen para uso de un zambullidor. Su nombre es porque fue diseñado para los zambullidores de la patrulla (hombres ranas del combate o zambullidores de la separación para buscar las minas de la lapa en agua baja de la visibilidad . Acoplamientos: Extracto del artículo por la sociedad internacional para la ingeniería óptica
Utilizado para encontrar la ruina del desplome de Colombia de la lanzadera de espacio
Utilizado en la investigación del paso de los pescados en las instalaciones de la hidroelectricidad
El LUIS (= sistema subacuático de la proyección de imagen de Lensing) es otro sonar de la proyección de imagen para uso de un zambullidor. Acoplamientos: Utilizar la cuenta de salmones en un río
Hay o era un pequeño sonar handheld linterna-shaped para los zambullidores, de que exhibe simplemente la gama.
Para el INSS = integró el sistema del sonar de la navegación ve: - una imagen.
breve descripción
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Sonar pasivo

El sonar pasivo escucha sin transmitir. Se emplea a menudo en ajustes militares, aunque también se utilice en usos de la ciencia, e. detectando los pescados para la presencia/la ausencia estudia en varios ambientes acuáticos - ver también la acústica pasiva y el radar pasivo . En el uso muy más amplio, este término puede abarcar virtualmente cualquier técnica analítica que implica el sonido remotamente generado, aunque se restringe generalmente a las técnicas aplicadas en un ambiente acuático.

Identificación de fuentes sanas

El sonar pasivo tiene una gran variedad de técnicas para identificar la fuente de un sonido detectado. Por ejemplo, los recipientes de los E. gestionan generalmente 60 sistemas eléctricos de la corriente alternada del hertzio . Si los transformadores o los generadores se montan sin el aislamiento apropiado de la vibración del casco o se inundan, el sonido de 60 hertzios de las bobinas se puede emitir del submarino o de la nave. Esto puede ayudar a identificar su nacionalidad, pues la mayoría de los submarinos europeos tienen sistemas eléctricos de 50 hertzios. Las fuentes sanas intermitentes (tales como una llave que es caída) pueden también ser perceptibles al sonar pasivo. Hasta bastante recientemente, la identificación de una señal fue realizada por un operador que usaba experiencia y el entrenamiento. Ahora las computadoras se pueden utilizar en este proceso.

Los sistemas pasivos del sonar pueden tener bases de datos acústicas grandes, no obstante la clasificación final es realizada generalmente manualmente por el operador del sonar. Un sistema informático utiliza con frecuencia estas bases de datos para identificar clases de naves, de acciones (es decir, la velocidad de una nave, o el tipo del arma lanzado), e incluso de naves particulares. Las publicaciones para la clasificación de sonidos se proporcionan cerca y son puestas al día continuamente por la oficina de los E. de la inteligencia naval .

Limitaciones del ruido

El sonar pasivo en los vehículos es generalmente seriamente limitado debido a el ruido generado por el vehículo. Por esta razón, muchos submarinos funcionan los reactores nucleares que se pueden refrescar sin las bombas, usar la convección silenciosa, o las pilas de combustible o las baterías, que pueden también funcionar silenciosamente. Los propulsores de los vehículos también se diseñan y se trabajan a máquina exacto para emitir ruido mínimo. Los propulsores de alta velocidad crean a menudo burbujas minúsculas en el agua, y esta cavitación tiene un sonido distinto.

Los hidrófonos del sonar se pueden remolcar detrás de la nave o del submarino para reducir el efecto del ruido generado por el watercraft sí mismo. Las unidades remolcadas también combaten el Thermocline, pues la unidad se puede remolcar sobre o debajo Thermocline .

La exhibición de la mayoría de los sonares pasivos era una exhibición de dos dimensiones de la cascada. La dirección horizontal de la exhibición está llevando. La vertical es frecuencia, o a veces tiempo. Otra técnica de la exhibición es información del frecuencia-tiempo del color-código para el cojinete. Exhibiciones más recientes son generadas por las computadoras, y el radar - tipo exhibiciones del imitador del indicador de posición de plan .

Predicción del funcionamiento

Desemejante del sonar activo, solamente la propagación unidireccional está implicada. Debido a el diverso tratamiento de señales usado, el cociente de señal/interferencia perceptible mínimo será diferente. La ecuación para determinar el funcionamiento de un sonar pasivo es dada por Urick como:-

SL - TL = NL - DI + DESPEGUE

donde está el nivel el SL de la fuente, el TL es la pérdida de transmisión, NL es el nivel de ruidos, el DI es el índice de directividad del arsenal (una aproximación al aumento del arsenal) y despegue es el umbral de la detección. Urick define la figura del mérito de un sonar pasivo como FOM = SL + los DI - (NL + despegue).

Guerra

La guerra naval moderno hace el uso extenso del sonar. Dos tipos descritos antes son ambos usados, de las varias plataformas, es decir recipientes flotantes, aviones e instalaciones fijadas. La utilidad del active contra el sonar pasivo depende de las características irradiadas del ruido de la blanco, generalmente un submarino. Aunque en WWII el sonar activo fuera utilizado principalmente, a menos que en submarinos, con el advenimiento del sonar pasivo ruidoso de los submarinos nucleares fuera preferred para la detección inicial. Pues los submarinos han llegado a ser más reservados, la operación activa es ahora utilizada.

El sonar activo es extremadamente útil, puesto que da la posición exacta de un objeto. El sonar activo funciona la misma manera que el radar : se emite una señal. La onda acústica entonces viaja en muchas direcciones del objeto de emisión. Cuando golpea un objeto, la onda acústica entonces se refleja en muchas otras direcciones. Algo de la energía viajará de nuevo a la fuente de emisión. El eco permitirá al sistema o al técnico del sonar calcular, con muchos factores tales como la frecuencia, la energía de la señal recibida, la profundidad, la temperatura del agua, etc., la posición del objeto reflector. Usar el sonar activo es algo peligroso sin embargo, puesto que no permite que el sonar identifique la blanco, y cualquier recipiente alrededor del sonar de emisión detectará la emisión. Oyendo la señal, es fácil identificar el tipo de sonar (generalmente con su frecuencia) y de su posición (con la energía de la onda acústica). Por otra parte, el sonar activo, similar al radar, permite que el usuario detecte objetos en cierta gama pero también permite a otras plataformas detectar el sonar activo en una gama lejos mayor.

Puesto que el sonar activo no permite una identificación exacta y es muy ruidoso, este tipo de detección es utilizado por las plataformas rápidas (planos, helicópteros) y por las plataformas ruidosas (la mayoría de las naves superficiales) pero raramente por los submarinos. Cuando el sonar activo es utilizado por las naves superficiales o los submarinos, es activado típicamente muy breve en los períodos intermitentes, para reducir el riesgo de detección por el sonar pasivo de un enemigo. Como tal, el sonar activo normalmente se considera un respaldo al sonar pasivo. En aviones, el sonar activo se utiliza bajo la forma de sonoboyas disponibles que se caigan en el área de la patrulla del avión o en la vecindad de los contactos de sonar enemigos posibles.

El sonar pasivo tiene varias ventajas. Más importante, es silencioso. Si es el nivel de ruidos irradiado de la blanco arriba bastante, puede tener una mayor gama que el sonar activo, y permite una identificación de la blanco. Puesto que cualquier objeto motorizado hace un cierto ruido, puede ser detectado eventual. Depende simplemente de la cantidad de ruido emitida y de la cantidad de ruido en el área, tan bien como la tecnología usada. Para simplificar, " pasivo del sonar; sees" alrededor de la nave usar ella. En un submarino, la nariz sonar pasivo montado detecta en las direcciones alrededor de 270°, centradas en la alineación de la nave, el arsenal hull-mounted alrededor de 160° en cada lado, y el arsenal remolcado de un 360° lleno. Las áreas del ninguno-ver son debido a propia interferencia de la nave. Una vez que una señal se detecta en cierta dirección (que signifique que algo hace el sonido en esa dirección, éste se llama detección de banda ancha) que es posible enfocar adentro y analizar la señal recibida (análisis de banda estrecha). Esto se hace generalmente usar un Fourier transforma para demostrar las diversas frecuencias que componen el sonido. Puesto que cada motor hace un ruido específico, es fácil identificar el objeto.

Otro uso del sonar pasivo es determinar la trayectoria de la blanco. Este proceso se llama análisis de movimiento de Target (TMA), y el " resultante; solution" es la gama, el curso, y la velocidad de blanco. TMA es hecho marcando de qué dirección viene el sonido en diversas horas, y comparando el movimiento con el de propia nave del operador. Los cambios en el movimiento relativo se analizan usar técnicas geométricas estándar junto con algunas asunciones sobre casos de limitación.

El sonar pasivo es cauteloso y muy útil. Sin embargo, requiere los componentes de alta tecnología (receptores de los filtros sintonizados ) y es costoso. Se despliega generalmente en las naves costosas bajo la forma de órdenes para realzar la detección. Las naves superficiales lo utilizan al buen efecto; es incluso mejor usado por los submarinos, y también es utilizado por los aeroplanos y los helicópteros, sobre todo a un " effect" de la sorpresa;, puesto que los submarinos pueden ocultar bajo capas termales. Si un capitán submarino cree él es solo, él puede traer su barco más cercano a la superficie y ser más fácil de detectar, o ir más profundo y más rápido, y hacer así más sonido.

Los ejemplos de los usos del sonar en uso de los militares se dan abajo. Muchas de las aplicaciones civiles dadas en la sección siguiente pueden también ser aplicables al uso naval.

Guerra antisubmarina

Hasta hace poco tiempo, los sonares de la nave estaban generalmente con órdenes montados casco, en medio del barco o en el arco. Pronto fue encontrado después de su uso inicial que los medios de reducir ruido del flujo fueron requeridos. El primeros fueron hechos de lona en un marco, después el acero unos fue utilizado. Ahora las bóvedas se hacen generalmente del caucho plástico o a presión reforzado. Tales sonares son sobre todo en funcionamiento activo. Un ejemplo de un sonar montado casco convencional es el SQS-56 .

Debido a los problemas del ruido de la nave, los sonares remolcados también se utilizan. Éstos también tienen la ventaja de poder ser más profundos colocado en el agua. Sin embargo, hay limitaciones en su uso en agua poco profunda. Éstos se llaman los órdenes remolcados (lineares) o los sonares de profundidad variable (VDS) con los órdenes 2/3D. Un problema es que los tornos requeridos para desplegar/recuperan éstos son grandes y costosos. Los sistemas de VDS son sobre todo en funcionamiento activo mientras que los órdenes remolcados son pasivos.

Un ejemplo de un sonar remolcado moderno de la nave activa/pasiva es el sonar 2087 hecho por los sistemas subacuáticos de Thales.

Torpedos

Los torpedos modernos se caben generalmente con un sonar activo/pasivo. Esto se puede utilizar para dirigirse directo en la blanco, pero los torpedos siguientes de la estela también se utilizan. Un ejemplo temprano de un home run acústico era el torpedo de la marca 37.

Las contramedidas de torpedo pueden ser remolcadas o liberar. Un ejemplo temprano era el dispositivo alemán de Sieglinde mientras que el Pillenwerfer era un dispositivo químico. Un dispositivo ampliamente utilizado de los E. era el remolcado Nixie mientras que el simulador submarino del MUSGO era un dispositivo libre.

Minas

Las minas se pueden caber con un sonar para detectar, para localizar y para reconocer la blanco required. La información adicional se da en la mina acústica y un ejemplo es la mina de CAPTOR .

Contramedidas de mina

Sonar de las contramedidas (MCM) de mina, a veces llamado " Mina y evitación Sonar" (MOAS) del obstáculo;, es un tipo especializado de sonar usado para detectar pequeños objetos. La mayoría de los sonares del MCM son casco montado pero algunos tipos son diseño de VDS. Un ejemplo de un sonar montado casco del MCM es el tipo 2193 mientras que el sonar de la detección de minas SQQ-32 y el tipo 2093 sistemas del son diseños de VDS.

Submarinos

Los submarinos confían en el sonar en mayor medida que las naves superficiales pues no pueden utilizar el radar en profundidad. Los órdenes de sonar pueden ser casco montado o remolcado. La información cabida en ajustes típicos se da en el submarino de la clase de Oyashio y el submarino de la clase de Swiftsure.

Aviones

Los helicópteros se pueden utilizar para la guerra antisubmarina desplegando los campos de las sonoboyas activas/pasivas o pueden funcionar la inmersión del sonar, tal como el AQS-13. Los aviones de ala fija pueden también desplegar las sonoboyas y tener mayores resistencia y capacidad de desplegarlas. El proceso de las sonoboyas o la inmersión del sonar puede estar en los aviones o en la nave. Los helicópteros también se han utilizado para las misiones de las contramedidas de mina usar los sonares remolcados tales como el AQS-20A

Comunicaciones subacuáticas

Los sonares dedicados se pueden caber a las naves y a los submarinos para la comunicación subacuática. Ver también la sección en la página subacuática de la acústica .

Vigilancia del océano

Durante muchos años, el Estados Unidos funcionó un sistema grande de órdenes de sonar pasivos en los varios puntos en los océanos del mundo, colectivamente llamado el sistema de vigilancia del sonido (SOSUS) e integró más adelante el sistema de vigilancia submarino (IUSS). Un sistema similar se cree para haber sido gestionado por la Unión Soviética. Mientras que los órdenes permanentemente montados en el océano profundo fueron utilizados, estaban en condiciones muy reservadas así que las gamas largas podrían ser alcanzadas. El tratamiento de señales fue realizado usar las computadoras de gran alcance en tierra. Con la conclusión de la guerra fría un arsenal de SOSUS se ha volcado al uso científico.

En la marina de guerra de Estados Unidos, una divisa especial conocida como la divisa submarina integrada del sistema de vigilancia se concede a las que se han entrenado y se han calificado en su operación.

Seguridad subacuática

El sonar se puede utilizar para detectar a los hombres ranas y otros zambullidores de equipo de submarinismo esto pueden ser aplicables alrededor de las naves o en las entradas a los puertos. El sonar activo se puede también utilizar como mecanismo del impedimento y/o de la incapacidad. Un tal dispositivo es el sistema de Cerebus .

Ver el sistema de seguridad portuario subacuático y el arma del techniques#Ultrasound del Anti-hombre rana.

Sonar de mano

El sonar de la proyección de imagen de la mina de la lapa (LIMIS) es un de mano o un ROV - sonar montado de la proyección de imagen diseñado para los zambullidores de la patrulla (hombres ranas del combate o zambullidores de la separación para buscar las minas de la lapa en agua baja de la visibilidad .

El LUIS es otro sonar de la proyección de imagen para uso de un zambullidor.

El sistema integrado del sonar de la navegación (INSS) es un pequeño sonar handheld linterna-shaped para los zambullidores que exhibe la gama.

Sonar de la intercepción

Esto es un sonar diseñado para detectar y para localizar las transmisiones de los sonares activos hostiles. Un ejemplo de esto es el tipo 2082 cabido en los submarinos de la clase de la vanguardia

Usos civiles

Industrias pesqueras

La pesca es una industria importante que está considerando demanda creciente, pero el tonelaje del retén del mundo está bajando como resultado de problemas serios del recurso. La industria hace frente a un futuro de continuar la consolidación mundial hasta que un punto de la continuidad pueda ser alcanzado. Sin embargo, la consolidación de las flotas pesqueras está conduciendo las demandas crecientes para los pescados sofisticados que encuentran electrónica tal como sensores, receptores acústicos y sonares. Históricamente, los pescadores han utilizado muchas diversas técnicas para encontrar y para cosechar pescados. Sin embargo, la tecnología acústica ha sido una de las fuerzas impulsoras más importantes detrás del desarrollo de la pesca comercial moderna.

Las ondas acústicas viajan diferentemente a través de pescados que a través del agua porque la vejiga natatoria aire-llenada de un pescado tiene una diversa densidad que el agua de mar. Esta diferencia de la densidad permite la detección de escuelas de pescados usando el sonido reflejado. La tecnología acústica está especialmente bien adaptada para los usos subacuáticos puesto que viaja el sonido más lejano y más rápidamente bajo el agua que en aire. Hoy, buque pesquero confían casi totalmente en el sonar y receptores acústicos acústicos para detectar pescados. Los pescadores también utilizan tecnología activa del receptor acústico del sonar y de eco para determinar profundidad de agua, el contorno inferior, y la composición inferior.

Las compañías tales como Raymarine Reino Unido, Marport Canadá, Wesmar, Furuno, Krupp, y Simrad hacen una variedad el sonar y los instrumentos acústicos para la industria de la pesca profesional del mar profundo . Por ejemplo, los sensores netos toman varias medidas subacuáticas y transmiten la información de nuevo a un receptor onboard un recipiente. Cada sensor se equipa de uno o más transductores acústicos dependiendo de su función específica. Los datos se transmiten de los sensores usar telemetría acústica sin hilos y son recibidos por un hidrófono montado casco. Las señales analógicas son descifradas y convertidas por un receptor acústico digital en los datos que se transmite a una computadora del puente para la exhibición gráfica en un monitor de alta resolución.

Sondeo acústico

Un eco-receptor acústico envía un pulso acústico directo hacia abajo al fondo del mar y registra el eco vuelto. El pulso sano es generado por un transductor que emita un pulso acústico y entonces “escucha” la señal de vuelta. La época para que la señal vuelva es registrada y convertida a una medida de la profundidad calculando la velocidad del sonido en agua. Pues la velocidad del sonido en agua es alrededor 1.500 metros por segundo, el intervalo de tiempo, medido en milisegundos, entre el pulso que es transmitido y el eco que es recibido, permite la profundidad inferior y las blancos que se medirán.

El valor de la acústica subacuática a la industria pesquera ha llevado al desarrollo de otros instrumentos acústicos que funcionan en una manera similar a los eco-receptores acústicos pero, porque su función es levemente diferente del modelo inicial del eco-receptor acústico, se ha dado diversos términos.

Localización neta

El receptor acústico neto es un receptor acústico de eco con un transductor montado en el título de la red algo que en la parte inferior del recipiente. Sin embargo, para acomodar la distancia del transductor a la unidad de exhibición, que es mucho mayor que en un eco-receptor acústico normal, varios refinamientos tienen que ser hechos. Dos tipos principales están disponibles. El primer es el cable mecanografía adentro que las señales se envían a lo largo de un cable. En este caso tiene que haber la disposición de un tambor de cable en el cual acarrear, tirar y guardar el cable durante las diversas fases de la operación. El segundo tipo es el cable menos red-receptor acústico - tal como explorador de la red barredera de Marport - en cuál se envían acústico entre la red y cascan las señales el receptor/el hidrófono montados en el recipiente. En este caso no se requiere ningún tambor de cable pero la electrónica sofisticada es necesaria en el transductor y el receptor.

La exhibición en un receptor acústico neto demuestra la distancia de la red de la parte inferior (o de la superficie), algo que la profundidad del agua como con el transductor hull-mounted de los eco-receptores acústicos. Fijado al título de la red, el footrope puede ser considerado generalmente que da una indicación del funcionamiento neto. Cualquier pescado que pasa en la red puede también ser visto, permitiendo que los ajustes finos sean hechos para coger la mayoría de los pescados posibles. En otras industrias pesqueras, donde está importante la cantidad de pescados en la red, los transductores del sensor del retén se montan en las varias posiciones respecto al copo de la red. Pues el copo llena para arriba estos transductores del sensor del retén se acciona uno por uno y esta información se transmite acústico a los monitores de exhibición en el puente del recipiente. El capitán puede entonces decidir cuando acarrear la red.

Las versiones modernas del receptor acústico neto, usar los transductores múltiples del elemento, funcionan más bién un sonar que un receptor acústico de eco y demuestran las partes del área delante de la red y no simplemente de la visión vertical que los receptores acústicos netos iniciales utilizaron.

El sonar es un eco-receptor acústico con una capacidad direccional que pueda demostrar pescados u otros objetos alrededor del recipiente.

Medida de la velocidad de la nave

Los sonares se han desarrollado para medir la velocidad de una nave concerniente al agua o a la parte inferior.

ROV y UUV

Los pequeños sonares se han cabido a los vehículos teledirigidos (ROV) y a los vehículos subacuáticos acobardados (UUV) para permitir su operación en condiciones vergonzosas. Estos sonares se utilizan para anticipar del vehículo. El sistema de largo plazo del reconocimiento de la mina es un UUV para los propósitos del MCM.

Localización del vehículo

Sonares que actúan mientras que los faros se caben a los aviones para permitir su localización en caso de desplome en el mar. Los sonares cortos y largos de la línea de fondo se pueden utilizar para cuidar hacia fuera la localización, tal como LBL .

Usos científicos

Valoración de la biomasa

considera también:

la bioacústica

La valoración de la biomasa utiliza el sonar para detectar pescados, el etc. Mientras que el pulso sano viaja a través del agua encuentra los objetos que están de diversa densidad que el medio circundante, tal como pescados, que reflejan la parte posterior del sonido hacia la fuente sana. Estos ecos proporcionan la información en tamaño, la localización, y la abundancia de los pescados.

Medida de la onda

Un receptor acústico de eco de mirada ascendente montó en la parte inferior o en una plataforma puede ser utilizado para hacer medidas de altura y de período de onda. De este las estadísticas de las condiciones superficiales en una localización pueden ser derivadas.

Medida de la velocidad del agua

Los sonares de corto alcance especiales se han desarrollado para permitir medidas de la velocidad del agua.

Tipo inferior gravamen

Se han desarrollado los sonares en los cuales puede ser utilizado para caracterizar la parte inferior de mar, por ejemplo, el fango, la arena, y la grava. Los sonares relativamente simples tales como receptores acústicos de eco se pueden promover a los sistemas de clasificación del lecho marino vía los módulos adicionados, convirtiendo parámetros del eco en tipo del sedimento. Diversos algoritmos existen, pero todos se basan en cambios en la energía o la forma del receptor acústico reflejado silba como una bala.

Medida inferior de la topografía

el Lado-explora los sonares que se puede utilizar para derivar los mapas de la topografía de un área moviendo el sonar a través de él apenas sobre la parte inferior. Los sonares de baja frecuencia tales como GLORIA se han utilizado para las encuestas sobre la plataforma continental de par en par mientras que los sonares de alta frecuencia se utilizan para exámenes más detallados de áreas más pequeñas.

perfilado de la Secundario-parte inferior

Los eco-receptores acústicos de baja frecuencia de gran alcance se han desarrollado para proporcionar perfiles de las capas superiores del fondo oceánico.

Sonar de abertura sintética

Los varios sonares de abertura sintética se han construido en el laboratorio y algunos han incorporado uso en sistemas de la detección de minas y de búsqueda. Una explicación de su operación se da en el sonar de abertura sintética .

Sonar paramétrico

Las fuentes paramétricas utilizan la ausencia de linealidad del agua para generar la frecuencia de la diferencia entre dos altas (er) frecuencias. Se forma un arsenal virtual del fin-fuego. Tal proyector tiene ventajas de la anchura de banda amplia, amplitud de rayo estrecha y cuando es completamente desarrollado y cuidadosamente medido le no tiene ningún lóbulo lateral obvio.

Su desventaja importante es rendimiento muy bajo solamente del alguno por ciento. Westervelt seminal (y escrito!) El papel 1963 de JASA resume las tendencias implicadas.

En teoría, un receptor paramétrico es posible pero no hay puesta en práctica sabida.

Fabricantes del sonar

L3 comunicaciones ELAC Nautik GmbH
Marcas de fábrica de Navico B&G, del águila, de Lowrance, de Northstar y de Simrad
Kongsberg * BioSonics, Inc.
Massa
RESON A/S
Sistemas subacuáticos de Thales * Airmar Technology Corporation
Sistemas electrónicos de Northrop Grumman

Ver también

Profiler actual acústico de Doppler
Etiquetas acústicas
Echolocation animal
El desconcierta (submarino)
Ballena varada
Beamforming
Buscador de los pescados
Hydroacoustics
Tomografía acústica del océano
Radar y radar pasivo, el uso de la reflexión de la radiación electromágnetica
Echosounder científico
el Lado-explora el sonar
Canal SOFAR
Sonar 2087
Sonoboya
sano
Sonar de abertura sintética
Sonar del arsenal remolcado
Acústica subacuática
hacia arriba que mira el sonar

.

Zenithic

Sonar

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