Sonar

Sonar baten eskema

Sonarra (ingelesezko SONAR, Sound Navigation And Ranging hitzen laburdura, euskaraz “soinu nabigazio eta oszilazioa”) itsaspekoak, minak eta ur azpiko bestelako objektuak detektatzeko tresna da, soinu-uhinak baliatzen dituena objektuak lokalizatu eta identifikatzeko. Soinuaren urpeko hedapenaz baliatzen da ur azpiko objektuak detektatzeko. Radarrak bezala funtzionatzen du, baina irrati-uhinen ordez soinu-uhinak baliatzen ditu, soinu-uhinak oso ondo hedatzen baitira uretan. Ultrasoinu-sorgailu batek soinu-sorta bat igortzen du; zerbaitek (itsaspeko batek, arrain-sarda batek, itsas hondoak...) islatzen dituenean, uhinak sonarrera itzultzen dira, eta igortze-unearen eta jasotze-unearen arteko denbora neurtuz jakin daiteke zer distantzia dagoen sonarraren eta objektuaren artean. Sonarrak orientazioa ere ematen duenez, objektuaren kokapen zehatza ematen du.

Sonarra kokapen akustikorako bitarteko gisa erabil daiteke, radarraren antzera funtzionatuz, uhin elektromagnetikoak igorri beharrean bulkada soinudunak erabiltzen baititu. Izan ere, kokapen akustikoa GPSa baino lehenago erabili zen airean, eta oraindik SODAR (sonar bidezko aireko miaketa bertikala) aplikagarria da ikerketa atmosferikorako.

«Sonar» terminoa izaera infrasonoroko soinua sortzeko eta jasotzeko erabilitako ekipoa aipatzeko ere erabiltzen da. Sonar sistemetan erabiltzen diren maiztasunak intrasonikoetatik extrasonikoetara (20 Hz eta 20.000 Hz artean) doaz, giza belarriaren gaitasuna. Hala ere, kasu honetan hidrofono bat aipatu beharko litzateke eta ez sonar bat. Sonarrak bi gaitasun ditu: hidrofono edo sonar gisa erabil daiteke.

Errendimendu faktoreak

Sonar baten detekzioa, sailkapena eta kokapena errendimendua ingurunearen eta ekipo hartzailearen mende dago, baita sonar aktibo baten emisio-ekipoaren edo sonar pasibo batean objektiboak erradiatutako zarataren mende ere.

Sonar baten oihartzuna

Soinuaren propagazioa

Soinuaren abiaduraren aldaketek eragiten diote sonarraren funtzionamenduari, batez ere plano bertikalean. Soinuak motelago bidaiatzen du ur gezan ur gazian baino, eta elastikotasun-moduluaren eta masa-dentsitatearen arabera aldatzen da. Elastikotasun-modulua sentikorra da tenperaturarekiko, disolbatutako ezpurutasun-kontzentrazioarekiko (normalean gazitasuna) eta presioarekiko, eta dentsitatearen eragina txikiagoa da. Mackenzieren arabera, itsasoko uretan c (m/s) soinuaren abiadura honako hau da, gutxi gorabehera:

$c=1448.96+4.591T-5.304\cdot 10^{-2}T^{2}+2.374\cdot 10^{-4.2}T^{3}+1.340(S-35)+1.630\cdot 10^{-2}D+1.675\cdot 10^{-7}D^{2}-1.025\cdot 10^{-2}T(S-35)-7.139\cdot 10^{-13}TD^{3}$

Non T tenperatura den (Celsius graduetan, 2 eta 30ºC arteko balioetarako), S gazitasuna (milako zatitan, 25etik 40ra bitarteko balioetarako) eta D sakonera metrotan (0 eta 8000 m arteko balioetarako). Ekuazio enpiriko hau nahiko zehatza da adierazitako mailetarako. Ozeanoaren tenperatura aldatu egiten da sakonerarekin batera, baina 30 eta 100 m artean aldaketa nabarmena izaten da askotan, termoklina izenekoa. Horrek sonarraren eragina zaildu dezake, termoklinaren alde batean sortzen den soinuak kurbatzeko edo errefraktatzeko joera baitu hura gurutzatzean. Termoklina hain sakonak ez diren kostaldeko uretan egon daiteke, baina olatuen eraginak sarritan nahasten du ur-zutabea, eta kendu egiten du. Uraren presioak soinua hutsean hedatzeari ere eragiten dio, biskositatea presio handiagoetara handituz, eta, ondorioz, soinu-uhinek atzera egiten dute biskositate handieneko eremutik aldenduz. Errefrakzio-eredu matematikoari Snellen Legea deritzo.

Sonar aktiboa

Sonar aktiboak soinu igorle bat eta hargailu bat erabiltzen ditu. Biak leku berean daudenean, funtzionamendu monoestatiko esaten zaio. Aldiz, igorlea eta hartzailea bereizita daudenean, funtzionamendu biestatiko deritzo. Igorle edo hargailu gehiago erabiltzen direnean, espazialki bereizita, funtzionamendu multiestatiko esaten zaio. Sonar ekipo gehienak monoestatikoak dira, eta matrize bera erabiltzen da igorpen eta harrerarako; hala ere, plataforma mugimenduan dagoenean, beharrezkoa izan daiteke antolaketa horrek biestatikoaz funtzionatzen duela pentsatzea. Sonoboia aktiboen eremuek multiestatikoki funtziona dezakete.

Sonar aktiboak soinu pultsu bat sortzen du, askotan «ping» deritzona, eta, orduan, horren islapena (oihartzuna) entzuten du. Soinu pultsu hori elektronikoki sortu ohi da, seinale sorgailu batek, potentzia anplifikadore batek eta transduktore edo matrize elektroakustiko batek (seguruenik sorta-konformadore batek) osatutako sonar proiektu bat erabiliz. Hala ere, beste bide batzuetatik sor daiteke, kimikoki adibidez, lehergailuak erabiliz, edo termikoki bero-iturrien bidez. Infrasoinuaren bidez ere sor daiteke.

Objektu batekiko distantzia kalkulatzeko, pultsua igortzen denetik oihartzuna jasotzen den arteko denbora neurtzen da eta soinuaren abiadura ezagutuz luzera bihurtzen da. Norabidea neurtzeko hainbat hidrofono erabiltzen dira, multzo osoa bakoitzari dagokion heltze-denbora neurtuz, edo hidrofono matrize bat, sorten anplitude erlatiboa sorta-konformazio izeneko prozesu baten bidez neurtuz. Matrize baten erabilerak espazioaren erantzuna murrizten du, estaldura zabala lortzeko sorta anitzeko sistemak erabiltzen baitira. Zuriaren seinalea (baldin badago), zaratarekin batera, seinale-prozesatu baten menpean jartzen da, eta hori, ekipo sinpleentzat, potentziaren neurketa bat baino ezin da izan. Irteera seinaletzat edo zaratatzat jotzen duen erabaki-gailuren bati aurkezten zaio emaitza. Gailu hau entzungailuak dituen operadore bat edo pantaila bat izan daiteke, ekipo sofistikatuenetan software espezifiko bat. Eragiketa gehigarriak egin daitezke zuria sailkatzeko eta aurkitzeko, bai eta abiadura neurtzeko ere.

Sonar pasiboa

Soinu pasiboak igorri gabe detektatzen du. Askotan instalazio militarretan erabiltzen da, eta aplikazio zientifikoak ere baditu; hala nola, hainbat ur-ingurunetan arrainik ez dagoen edo arrainen presentzia hautematea.

Soinu iturrien identifikazioa

Sonar pasiboak hautemandako soinu baten iturria identifikatzeko teknika ugari ditu. Adibidez, ontzi estatubatuarrek 60 Hz-eko korronte alternako motorrak izaten dituzte. Transformadoreak edo sorgailuak kaskoa behar bezala isolatu gabe muntatzen badira edo urez betetzen badira, motorraren 60 Hz-eko soinua ontziak igorri dezake, eta horrek haien nazionalitatea identifikatzen lagun dezake, Europako itsaspeko gehienek 50 Hz-eko sistemak baitituzte. Aldizkako soinu-iturriak (adibidez, giltza ingeles baten erorketa) ere detekta daitezke soinu pasiboko ekipoekin. Duela gutxi, operadore batek identifikatzen zuen seinalea, bere esperientziaren eta entrenamenduaren arabera, baina gaur egun ordenagailuak erabiltzen dira horretarako.

Ikus, gainera

• Uhin elektomagnetiko
• Radar
• Infrasoinu

Kanpo estekak

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Sonar

• Nola funtzionatzen du sonarrak?
• Sonar aktiboa eta pasiboa

• Datuak: Q133220
• Multimedia: Sonar / Q133220