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1. Introducción al sonar
Historia del sonar
“Si hace que su barco se pare e introduce la cabeza de un tubo largo en el agua
y acerca el extremo exterior a su oreja, escuchará el sonido de barcos a una
gran distancia desde donde se encuentra”
Leonardo da Vinci, 1490.
1. “. . . barco se pare” reducir el propio ruido.
2. “. . . tubo en el agua” transductor.
3. “. . . a su oreja”receptor.
4. “. . . escuchará el sonido de barcos” detección.
5. “. . . a una gran distancia” baja atenuación.
1687 Isaac Newton: primera predicción teórica de la velocidad del sonido.

1847 Culladon y Sturm:
• Primera medición precisa de la velocidad del sonido en el agua.
• Destello de luz / campana submarina.
1900 Empresa Submarine Signal Company: primera aplicación comercial.
• Alcance desdeel barco al faro.
• Sondeo simultaneo de campana submarina y bocina de niebla.
1914 Fessendon: primer sistema sonar activo (detecta iceberg a 2 millas de
distancia).
Primera Guerra Mundial: experimentos.
• Equipo operacional de sonar pasivo.
• Experimentos de sonar activo.

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1. INTRODUCCIÓN AL SONAR
Ecuación del sonar pasivo

NF – PT – (NR – ID) = UD
Ecuación del sonar activo3

1. INTRODUCCIÓN AL SONAR
Tomografía

NF – PT - (NR – ID) = UD
Definiciones de los parámetros:
•
•
•
•
•
•
•

NF = nivel de ruido de la fuente.
PT = pérdida de transmisión.
NR = nivel de ruido.
ID = índice de directividad del sistema.
NRV = nivel de reverberación.
TS (Target Strength) = fuerza del blanco.
UD = umbral de detección.

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1. INTRODUCCIÓN AL SONARReverberación frente a alcance limitado por el ruido
• Sonar activo.
• Ruido independiente del alcance frente a reverberación dependiente del
alcance.
• Defina Nivel de eco: EL = NF – 2PT + TS

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1. INTRODUCCIÓN AL SONAR
Definición de intensidad del sonido
dB = decibelio (en honor a Alexander Graham Bell)
Para acústica:

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2. ARRAYS

2 Arrays
Resumen de fórmulas de array
Nivel deruido radiado por la fuente

Índice de directividad del sistema

ID = intensidad direccional (medida en el centro del haz).
IO = intensidad omnidireccional.

(la misma potencia de fuente radiada por igual en todas las
direcciones).

Ancho del haz de 3-dB θ3dB

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2. ARRAYS

En este diagrama se muestra el patrón de haz para un transductor circular para
D/λ igual a 2, 4 y 8. Observeque el patrón de haz se va estrechando conforme
aumenta el diámetro.

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2. ARRAYS

En este diagrama se compara la respuesta de un line array y un transductor de
disco circular. El patrón de haz correspondiente al line array es el siguiente:

mientras que para el array de disco es:

donde J1(x) es la función de Bessel del primer tipo. Para el line array, la
altura del primer lóbulolateral es 13 dB menor que el pico del lóbulo
principal. Para el disco, la altura del primer lóbulo lateral es 17 dB menor que
el pico del lóbulo principal.

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2. ARRAYS

Line array

Geometría del problema
Nuestro objetivo es calcular el campo acústico en el punto ( r, θ ) en el campo
lejano de un line array uniforme de intensidad A/L. En primer lugar, hallemos
una expresión para len términos de r y θ. A partir de la ley de cosenos,
podemos escribir:
Si factorizamos r2 desde la izquierda y sustituimos sinθ por cos α, obtenemos:

y si tomamos la raíz cuadrada de cada lado, obtenemos:

Podemos simplificar la raíz cuadrada valiéndonos del hecho de que:

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2. ARRAYS
y manteniendo únicamente el primer término para p =

1
:
2

Si aplicamos esto a la expresiónanterior tenemos que:

Por último, suponiendo que z > z sin θ, podemos reemplazar
r − z sin θ

r

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2. ARRAYS
A continuación, evaluamos la integral:

Seguidamente, movemos el término

1
L

dentro de los corchetes:

y, valiéndonos del hecho de que sin(x) =

eix − e − ix
, podemos escribir:
2i

que corresponde a la presión en ( r, θ ) provocada por el line array. El...