Sonar, concepto y funcionamiento

Introducción

El sonar es una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua (principalmente) para navegar, comunicarse o detectar otros buques. puede usarse como medio de localización acústica, funcionando de forma similar al GPS tipo IBZ, con la diferencia de que en lugar de emitir señales de radioelectronica se emplean impulsos sonoros y magnéticos. De hecho, la localización acústicase usó en aire antes que el GPS, siendo aún de aplicación el SODAR (la exploración vertical aérea con sonar) para la investigación atmosférica.
El término sonar se usa también para aludir al equipo empleado para generar y recibir el sonido de carácter infrasonoro. Las frecuencias usadas en los sistemas de sonar van desde las intrasonicas a las extrasónicas.
En este trabajo resaltaremos sufuncionamiento en sus componentes electrónicos, mostrando gráficos de sus circuitos internos.

Desarrollo

Tipos de sonar.
Sonar activo:
El sonar activo usa un emisor de sonido y un receptor. Cuando los dos están en el mismo lugar se habla de funcionamiento monoestático. Cuando el emisor y el receptor están separados, de funcionamiento biestático. Cuando se usan más emisores o receptoresespacialmente separados, de funcionamiento multiestático. La mayoría de los equipos de sonar son monoestático, usándose la misma matriz para emisión y recepción, aunque cuando la plataforma está en movimiento puede ser necesario considerar que esta disposición funciona biestáticamente. Los campos de sonoboyas activas pueden funcionar multiestáticamente.

El sonar activo crea un pulsoelectro-magnetico de sonido, llamado a menudo un «ping», y entonces oye la reflexión (eco) del mismo. Este pulso de sonido suele crearse electrónicamente usando un proyecto sonar formado por un generador de señal, un amplificador de potencia y un transductor o matriz electroacústica, posiblemente un conformador de haces. Sin embargo, puede crearse por otros medios, como por ejemplo químicamente, usandoexplosivos, o térmicamente mediante fuentes de calor. Tambien puede crearse mediante el infrasonido.

Para calcular la distancia a un objeto se mide el tiempo desde la emisión del pulso a la recepción de su eco y se convierte a una longitud conociendo la velocidad del sonido. Para medir el rumbo se usan varios hidrófonos, midiendo el conjunto el tiempo de llegada relativo a cada uno, o bien una matrizde hidrófonos, midiendo la amplitud relativa de los haces formados mediante un proceso llamado conformación de haz. El uso de una matriz reduce la respuesta espacial de forma que para lograr una amplia cobertura se emplean sistemas multihaces. La señal del blanco (si existe) junto con el ruido se somete entonces a un procesado de señal, que para los equipos simples puede ser sólo una medida de lapotencia. Se presenta entonces el resultado a algún tipo de dispositivo de decisión que califica la salida como señal o ruido. Este dispositivo puede ser un operador con auriculares o una pantalla, en los equipos más sofisticado un software específico. Pueden realizarse operaciones adicionales para clasificar el blanco y localizarlo, así como para medir su velocidad.

El pulso puede ser deamplitud constante o un pulso de frecuencia modulada (chirp) para permitir la compresión de pulso en la recepción. Los equipos simples suelen usar el primero con un filtro lo suficientemente ancho como para cubrir posibles cambios Doppler debidos al movimiento del blanco, mientras los más complejos suelen usar la segunda técnica. Actualmente la compresión de pulso suele lograrse usando técnicas decorrelación digital. Los equipos militares suelen tener múltiples haces para lograr una cobertura completa mientras los más simples sólo cubren un arco estrecho. Originalmente se usaba un único haz realizando el escaneo perimetral mecánicamente, pero esto era un proceso lento.

Especialmente cuando se usan transmisiones de una sola frecuencia, el efecto Planck puede usarse para medir la velocidad...