Resumen “RESUMEN” ASW 3 OCTUBRE PDF

““RESUMEN”” ASW 3 OCTUBRE TEMA ACUSTICA E.E. A. Escaño  Acústica submarina Ondas  Onda: Es la propagación de una determinada magnitud física a través del espacio, generada en un determinado lugar (foco emisor de la onda). Sea cual sea la magnitud prop...

““RESUMEN”” ASW 3 OCTUBRE TEMA ACUSTICA E.E. A. Escaño  Acústica submarina Ondas  Onda: Es la propagación de una determinada magnitud física a través del espacio, generada en un determinado lugar (foco emisor de la onda). Sea cual sea la magnitud propagada, toda onda propaga energía.  Propiedades físicas básicas de una onda: – Su velocidad de propagación (m/s): Depende del tipo de onda y del medio de propagación. – Su energía (J), potencia (w=J/s) e intensidad (w/m2) transportadas suelen ir disminuyendo con el avance de la onda E.E. A. Escaño  Acústica submarina Vibraciones elásticas  Medio compresible: – Una perturbación local de ese medio se propagará a una velocidad finita que dependerá de la compresibilidad y densidad.  Radiación acústica. – Aparecerá a un observador como la variación, con relación al tiempo, de la presión que atraviesa el medio (presión acústica). E.E. A. Escaño  Acústica submarina Elementos necesarios para la existencia del sonido  Fuente o emisor. – Capaz de producir la perturbación mecánica.  Medio. – Capaz de propagar la perturbación.  Oyente o receptor. – Capaz de percibir la perturbación. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Elementos necesarios para la existencia del sonido  UN ELEMENTO PERTURBADOR Fenómeno acústico  UN MEDIO DE PROPAGACIÓN  UN RECEPTOR Evaluado mediante la medida de alguna magnitud física del medio PRESIÓN E.E. A. Escaño  Acústica submarina Elementos necesarios para la existencia del sonido  Cualquier sonido, producido de la forma que fuere, se origina por la vibración de una fuente, cuya energía producida por esa vibración, se propaga como una onda de presión y necesita para ello de un medio elástico. E.E. A. Escaño Acústica submarina ¿Cómo se genera una onda acústica o sonido?  Al golpear al diapasón, las partículas de aire vecinas se ponen en movimiento, empujando también a las de su entorno, regresando después a su posición de equilibrio ya que su movimiento se ve frenado.  Se genera la propagación de la vibración original del diapasón a lo largo del medio que lo rodea. Esta propagación es la onda acústica. E.E. A. Escaño  Acústica submarina La onda acústica conlleva  Una onda de densidad: – Cuando las partículas del medio se acumulan, se crea una zona de compresión (mayor densidad), mientras que cuando se separan, se crea una zona de dilatación (menos densidad).  Una onda de presión: – Cuando las partículas del medio se acumulan, aumenta la presión respecto a la que había antes de llegar la onda (compresión), mientras que cuando se separan, disminuye la presión respecto a la que había antes de llegar la onda (presión de equilibrio, normalmente la atmosférica). E.E. A. Escaño  Acústica submarina Naturaleza del sonido  Propiedades del medio – Inercia:  La energía se transfiere de una partícula a otra contigua  Propiedad relacionada con la densidad. – Elasticidad:  Fuerza que tiende a que el elemento desplazado vuelva a su posición de equilibrio IMPORTANTE NO hay propagación de partículas, Sí de la perturbación. E.E. A. Escaño Acústica submarina Naturaleza del sonido  Debido a estas propiedades: – La perturbación se comunica a las partículas adyacentes. – La perturbación se aleja con una velocidad, propia del medio  La velocidad de propagación depende del medio, NO de la naturaleza de la misma.  Estos cambios de presión se pueden detectar por un elemento sensible a los mismos. E.E. A. Escaño Acústica submarina Naturaleza del sonido  En un fluido, el movimiento de la partícula es de vaivén y de la misma dirección que la propagación.  Este movimiento de vaivén, debido a la compresibilidad del medio, causa cambios de presión que pueden ser detectados por un hidrófono sensible a estos cambios de presión. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Cualidades del sonido E R ON A B S S L ES U A C E.E. A. Escaño Acústica submarina Cualidades del sonido - Intensidad  La intensidad se relaciona con la presión por la fórmula empírica: donde: – p es la presión eficaz. – es la densidad del fluido. – c es la velocidad de propagación de la onda.  A también se la conoce como Impedancia acústica característica que: – En agua del mar es 1.5x105 g/(cm2s) – En el aire es 42 g/(cm2s) E.E. A. Escaño Acústica submarina Cualidades del sonido - Tono  Cualidad por la que se distinguen los sonidos graves de los agudos: – Es la frecuencia del sonido – Magnitud subjetiva (aunque la frecuencia sea física)  Se aprecia el cambio de tono entre octavas (7Khz a 14 Khz). – Agudo al de mayor frecuencia y grave al de menor. E.E. A. Escaño Acústica submarina Cualidades del sonido - Tono  Al ser el tono una magnitud subjetiva y la frecuencia una magnitud física mensurable, no guardan entre sí una correspondencia biunívoca, aunque aumente o disminuya aquél cuando lo hace ésta, pero la razón de variación no es igual para ambas.  Octava (Diferente si es física o subjetiva): – El intervalo entre dos tonos de los que uno es de doble frecuencia que el otro. – Distinta sensación (subjetividad) al pasar de 1.000 Hz a 2.000 Hz que E.E. A. Escaño de 7.000 Hz a 8.000 Hz Acústica submarina Cualidades del sonido - Timbre  Cualidad por la que se distinguen sonidos de la misma frecuencia e intensidad pero de distinta fuente.  Frecuencia fundamental: – La de mayor intensidad  Armónicos 2f, 3f, 4f, etc: – De la intensidad relativa de los armónicos depende el timbre. E.E. A. Escaño Acústica submarina Cualidades del sonido - Timbre  Teorema de Fourier: “ Todo movimiento periódico puede considerarse como resultado de la superposición de sus componentes armónicos.”  Todo movimiento periódico que no responda a la ecuación:  se puede considerar como la superposición de diversos movimientos vibratorios armónicos de frecuencias f, 2f, 3f, etc.. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Cualidades del sonido - Timbre Teorema de Fourier: cualquier onda compleja se puede construir a partir de la suma de ondas senoidales puras con diferentes amplitudes y frecuencias. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Cualidades del sonido - Timbre ARMÓNICOS: Frecuencia múltiplo entero de la origen. ESPECTRO DE FRECUENCIA (representación). ANÁLISIS DE ESPECTROS Representación gráfica de todas las frecuencias puras, componentes del sonido, con su correspondiente nivel. Necesario citar frecuencia central y ancho de banda. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Clases de ondas  Mecánicas – Las que resultan del desplazamiento físico de parte del medio de su posición de equilibrio. Necesitan:  Una perturbación.  Un medio que pueda ser perturbado.  Una conexión física o mecánica a través de la que puedan influenciar las partículas del medio.  Electromagnéticas – Las que resultan del intercambio de energía entre un campo eléctrico y uno magnético.  Ondas de Materia E.E. A. Escaño – Las asociadas con el cambio ondulatorio de las propiedades de partículas Acústica submarina Ondas acústicas - Tipos  Ondas inhomogéneas: – Se propagan rápidamente en un plano y son fuertemente atenuadas en la normal a ese plano.  No tienen importancia en Acústica Submarina. E.E. A. Escaño Acústica submarina Ondas acústicas - Tipos  Ondas homogéneas – Se propagan con igual facilidad en todas direcciones.  Transversales  El movimiento de la partícula es normal a la dirección de propagación.  Longitudinales  El movimiento de la partícula se efectúa en la dirección de propagación. Son las más importantes en Acústica y concretamente en Acústica Submarina E.E. A. Escaño Acústica submarina Ondas acústicas longitudinales  ONDAS PLANAS.  ONDAS CILÍNDRICAS.  ONDAS ESFÉRICAS. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Ondas acústicas longitudinales - Planas  Son las que se forman en un tubo que contiene un medio elástico, y que en uno de sus extremos tiene un pistón que se mueve alternativamente hacia delante y hacia atrás.  En la práctica este tipo de ondas no pueden generarse, pero extendiendo su estudio a un límite determinado, todas las ondas se pueden considerar como planas, lo cual facilita el estudio y representación.  El movimiento alternativo del pistón hace que el aire se comprima y expanda y el movimiento de las partículas se propaga a lo largo del tubo a una velocidad que depende del medio de propagación. E.E. A. Escaño Acústica submarina Ondas acústicas longitudinales - Cilíndricas  Si la superficie que produce la perturbación es un cilindro cuya superficie está vibrando, los frentes de onda son también superficies cilíndricas paralelas a la fuente. E.E. A. Escaño Acústica submarina Ondas acústicas longitudinales - Esféricas  Se producen cuando la fuente tiene forma esférica o es una partícula que transmite su vibración por igual en todas direcciones. El frente de onda está formado por esferas concéntricas.  Las ondas sonoras en el mar son esféricas. E.E. A. Escaño  Acústica submarina Interferencias  Son variaciones de amplitud que se producen al superponerse dos movimientos ondulatorios del mismo período pero de diferente fase. – La amplitud es máxima en los puntos en los que la diferencia de distancias al foco emisor es un número par de. – La amplitud es mínima cuando dicha diferencia de distancias es un número impar de /2. En fase 180º fuera fase No en fase E.E. A. Escaño Acústica submarina Interferencias de ondas con distinto origen  Cuando el origen de las ondas que interaccionan NO es el mismo, los efectos son más complejos, pero los principios son los mismos.  Además, habrá que considerar que en el agua (el medio que nos interesa) las ondas se radian en un frente circular. E.E. A. Escaño Acústica submarina Reflexión  Retorno del movimiento ondulatorio por el mismo medio por donde se propaga al chocar con la superficie de un medio distinto.  Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales. E.E. A. Escaño Acústica submarina Refracción  Cambio de dirección que experimenta un frente de ondas al encontrar medios de diferente velocidad de propagación.  Angulo de refracción es el formado por la dirección de la refracción y la normal a la superficie de separación de los medios.  La relación de los senos de los ángulos de incidencia y de refracción es constante. E.E. A. Escaño Acústica submarina Refracción y ley de Snell  Uno de los resultados prácticos más importantes de la teoría de rayos es la Ley de Snell, que explica la refracción de los rayos sonoros en un medio de velocidad variable, y que dice lo siguiente:  “Al pasar un rayo de una capa en la que la velocidad del sonido es c1 a otra de velocidad c2 los ángulos de incidencia y de salida en el plano de separación están relacionados por:  La relación de las velocidades de dos medios de distinta velocidad es igual a la relación de los cosenos de los ángulos de incidencia y salida.  Los rayos se curvan hacia la velocidad menor. E.E. A. Escaño Acústica submarina El medio  La velocidad de propagación de una onda depende del medio por el que se propague.  En nuestro caso el medio es el agua del mar.  Se demuestra que la velocidad de propagación de una onda es independiente de su frecuencia y de su intensidad y que depende únicamente de la densidad y elasticidad o compresibilidad del medio. E.E. A. Escaño Acústica submarina Velocidad de propagación  La velocidad de propagación de una onda longitudinal en un medio de densidad y coeficiente de compresibilidad , viene dada por la fórmula:  Estos dos parámetros varían con la TEMPERATURA, PRESIÓN y SALINIDAD. E.E. A. Escaño Acústica submarina Teoría de rayos ∆ 𝑐 𝑐 − 𝑐1 c 𝛻 =𝑔= = ∆ 𝑧 𝑧 − 𝑧1 (c1,z1) (c,z) 𝑐 = 𝑐1 + 𝑔𝑧 Ley de Snell z 𝑧=𝑅 ¿ 𝑐1 𝑅= 𝑔 cos 𝜃 1 º 𝑋=2 ∆ 𝑥=−2 𝑅(sin 0 −sin 𝜃) 𝑋 =2 𝑅 sin 𝜃 E.E. A. Escaño  Acústica submarina Medición de la celeridad UE A DOS TIPOS Q D E R A A B EC O MIDEN CELERIDAD S ID N MIDEN TEMPERATURA M U BATICELERÍMETROS (BV) BATITERMÓGRAFO (BT) ( Más precisos ) XBT (No recuperable) -BUQUES -AERONAVES -XBV (Desechable) SONOS BT - BUQUES - AERONAVES -FIJOS EN SS E.E. A. Escaño 36 TEMA PROPAGACION E.E. A. Escaño  Propagación Ecuación de ondas  Desgraciadamente no siempre es posible encontrar soluciones a la ecuación de ondas para usarse directamente en la predicción del comportamiento de la emisión acústica de los sistemas sonar. E R A B ES  Las limitaciones se deben: S AL N CU SO – Al modelo físico empleado. – Límites no apropiados. – Dificultades matemáticas.  Implica la necesidad de diseñar un modelo que aunque no sea tan exacto cumpla su misión y sea práctico. E.E. A. Escaño Propagación Modelos de ecuación de ondas  Teoría de rayos (Acústica de Rayos). – Para longitudes de ondas pequeñas (frecuencias altas). – Lejos de los límites naturales (superficie y fondo). – Con un límite inferior en frecuencia.  Aproximación Analítica o Diferencial. – Modos Normales  Apropiado para bajas frecuencias. – Teoría Parabólica  Excelente para bajas frecuencias. E.E. A. Escaño Propagación Modelos de ecuación de ondas CUIDADO TEN SIEMPRE EN CUENTA  Investigación VS operatividad: – Necesidad de datos específicos y concretos. – Tipo de modelo aplicado. – Tiempo de cálculo. – Aplicabilidad de la predicción. – Condiciones del entorno. E.E. A. Escaño  Propagación Modelos de ecuación de ondas UE Q S E R E LO , Y A B D N S O S A DO M U N A SE CU E.E. A. Escaño Propagación Modelos de ecuación de ondas E.E. A. Escaño Propagación Estructura de la velocidad en el océano  Mayor variación de la velocidad del sonido a lo largo de la componente vertical, que en cualquier otra.  Se acostumbra a evaluar la velocidad del sonido en el plano vertical.  La refracción es la causante de la variación de la velocidad de propagación de las ondas sonoras en la mar  Como vimos, la temperatura, salinidad y presión son los parámetros que afectan a la propagación. – Cerca de la superficie la dependencia de temperatura es más notable al estar ligada a latitud, condiciones meteorológicas, época del año, hora del día, etc. E.E. A. Escaño 43 Propagación Estructura de la velocidad en el océano  Por debajo de los 200 metros las variaciones de la temperatura son más regulares, decreciendo lentamente la temperatura hasta alcanzar un mínimo de 4ºC alrededor de los 1.000 metros.  A partir de este punto la temperatura decrece muy lentamente hasta alcanzar el fondo; lo que implica un incremento lineal del perfil de velocidad debido al aumento de presión debido a que la temperatura y la salinidad se mantienen Como medida orientativa: casi constantes. La velocidad del sonido en el océano oscila entre los 1400 m/s y los 1550 m/s E.E. A. Escaño  Propagación Perfil de velocidad tipo Y S R LO NA B E R U A A S A CI A D E N C FER ES I D AL CU E.E. A. Escaño Propagación Perfil de velocidad tipo  El valor mínimo es el llamado eje del Canal SOFAR, o eje del Canal Sonoro Profundo (CSP).  Aplicando la Ley de Snell, la energía de una fuente radiando en el eje del canal sonoro, hace que quede prácticamente atrapada en un entorno próximo al eje del CSP, donde las pérdidas de energía son las equivalentes a una guía de ondas centrada en el eje del canal. E.E. A. Escaño Propagación Fuente sonora en la región I  Aunque las zonas de sombra son regiones no penetradas por los rayos y la teoría de rayos predice intensidad cero en esas zonas; sin embargo la intensidad es pequeña, pero distinta de cero, debido a la difracción. E.E. A. Escaño Propagación Fuente sonora en la región II  La configuración del camino acústico del rayo es distinto del analizado hasta ahora.  El rayo límite marca los límites de la zona de sombra.  Los rayos que abandonan la fuente con ángulos, medidos desde la vertical, menores que el correspondiente al ángulo límite, pasan a la región I y no vuelven ya a la región II. c E.E. A. Escaño Propagación Fuente sonora en la región II  Si los ángulos son mayores que el límite se refractan hacia abajo en dirección de la región III.  En esta última región, y debido al gradiente positivo de la velocidad, los rayos se inclinan hacia arriba, volviendo a entrar de nuevo en la región II.  De nuevo son refractados hacia abajo y así sucesivamente pasan de las regiones II a III e inversamente, hasta que son atenuados. c E.E. A. Escaño Propagación Fuente sonora en la región II  El mínimo del perfil de velocidad “atrae” o “canaliza” a las ondas sonoras a su alrededor, por lo cual se denomina canal sonoro. c E.E. A. Escaño Propagación Estructura térmica del mar SABER BUSCAR DATOS EN LA DE LA IZQUIERDA E.E. A. Escaño Propagación Estructura térmica del mar – Capa superficial  De 0 a 500 metros.  En esta capa la velocidad del sonido es susceptible de cambios locales y diarios por calentamiento, enfriamiento y la acción del viento.  Suele ser una capa de agua isoterma debido a la mezcla provocada por la acción del viento que sopla a través de la superficie.  El sonido tiende a estar atrapado o canalizado a través de esa capa de mezcla.  Bajo condiciones de calma prolongada y ambiente soleado, la E.E. A. Escaño capa de mezcla desaparece y es reemplazada por agua en la que Propagación Estructura térmica del mar – Capa superficial  En latitudes templadas se puede subdividir en dos capas:  La capa superficial de mezcla, desde la superficie hasta los 30 metros, donde se deja sentir el calentamiento diario y el efecto del viento que las hace mezclarse. El sonido tiende a quedar encerrado dentro de esta capa.  La termoclina estacional, con un gradiente negativo de E.E. A. Escaño temperatura, cuya intensidad varía con la época del año. En verano y otoño, muy pronunciada. En invierno y primavera suele Propagación Estructura térmica del mar – Capa superficial  Donde termina la anterior hasta aproximadamente 1.000 metros.  Disminución notable y uniforme de la temperatura con la profundidad.  No le afectan los cambios de estación. E.E. A. Escaño Propagación Estructura térmica del mar – Capa de la isoterma profunda  Situada a continuación de la anterior.  La variación de temperatura permanece prácticamente constante en unos 3-4ºC y la velocidad aumenta constantemente a consecuencia de la presión.  Entre la termoclina permanente y la isoterma profunda hay una profundidad de mínima velocidad hacia la que convergen los rayos. Esta profundidad se llama "eje del canal sonoro profundo". E.E. A. Escaño  Propagación Trayectorias sonoras en la mar  La combinación del perfil de velocidad y la refracción del sonido producen una serie de trayectorias predominantes en la mar.  Se pueden dividir en 4 categorías principales, basadas en la traza de velocidad: N O S O– E R Rayo directo (DIRECT PATH) (DP) U AT Q U – Rebote en el fondo (BOTTON BOUNCE) (BB) R E SC A B O – Zona de convergencia (CONVERGENCE ZONE) (CZ) S S T E – Canal sonoro (SOUND CHANNEL) (SC) E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Rayo directo (DP)  También se conoce como CANAL SONORO DE SUPERFICIE (SD – Surface Depth).  Cuando la isoterma va desde la superficie hasta una cierta profundidad, la celeridad aumenta por efecto de la presión.  El máximo de velocidad al final de la isoterma curva los rayos hacia arriba.  Rebotan en la superficie, repitiéndose el proceso indefinidamente.  La energía sonora queda encerrada en un canal.  Este canal tiene como límite superior la superficie y como límite inferior la profundidad de capa. E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Rayo directo (DP)  Profundidad de Capa (SLD - Sonic Layer Depth) es la profundidad que separa la isoterma del gradiente negativo, punto de máxima velocidad, y su conocimiento tiene un enorme interés táctico, pues por debajo de ella se encuentran las llamadas zonas de sombra. E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Rayo directo (DP)  Para que se dé este tipo de propagación se necesita: – Un área de gradiente positivo en superficie seguido de un gradiente negativo. – El transductor debe de estar dentro del canal superficial. E.E. A. Escaño  Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Rayo directo (DP)  El proceso por el cual un rayo es refractado con 0º se Ydenomina vertexing, el rayo en cuestión RAYO VERTEX y X E el punto en el que tangentea dicho rayo con el final de la T R ITE E V IM isoterma, punto vertex. E R L A B YO S RA  Un rayo cuya inclinación inicial sea infinitesimalmente mayor que la del vertex, penetrará en el estrato del gradiente negativo, recibiendo el nombre de RAYO LÍMITE. E.E. A. Escaño  Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Rebote en el fondo (BB)  La propagación del sonido en aguas profundas puede Y alcanzar grandes distancias por rebote en el fondo. E X RT E  Los rayos con suficiente ángulo de depresión (15º más que IT VE IM el crítico) chocan con el fondo, se reflejan hacia arriba y E R L alcanzan la superficie a distancias horizontales B YO SA RA considerables.  Se pueden obtener unas distancias de entre 5 y 25 millas náuticas. E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Zona de convergencia (CZ)  Área de alta intensidad del sonido debido a la focalización de los rayos. Normalmente se da en sondas mayores de 2.000 metros.  El perfil de velocidad debe tener ciertas características: – Existe un exceso de velocidad. – Existe un exceso de profundidad. E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Zona de convergencia (CZ)  Para que una CZ sea útil se requiere que la velocidad del sonido en el fondo sea por lo menos 10 m/s mayor que la máxima velocidad en la zona de superficie o en la profundidad límite.  Para que pueda ocurrir se necesitan unos 600 metros de profundidad por debajo de la profundidad límite. – Por efecto de la presión la velocidad aumenta 1,6 m/s por cada 100 m de profundidad  E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Zona de convergencia (CZ) 600 10 m E.E. A. Escaño m/s  Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Zona de convergencia (CZ)  La distancia a la CZ es función de la velocidad del sonido en superficie. 2-5  En aguas frías puede estar entre 15 y 40 ZONA DE Km. NM SOMBRA (10% Alcance) ALCANC  En latitudes medias su promedio está entre E los 50 y 70 Km.  La anchura de la CZ aproximadamente entre el 5% y el 10% de la distancia a la fuente. E.E. A. Escaño Propagación Trayectorias sonoras en la mar – Canal sonoro (SC)  Dos casos posibles: – Canal sonoro superficial. – Canal sonoro profundo E.E. A. Escaño  Propagación Tabla resumen Alcances Distancias Condiciones Tipo de Factores que de Necesidades de propagación afectan Mín. Máx. detección degradación V buque > 25* P.C. V viento > 23 Conducto de Gradiente positivo Estado de la mar CORTAS superficie P.C. > 50 pies Magnitud del gradiente 10,000 20,000 Defectos domo Actividad biológica Frec. De TX P.C. < 50 pies V buque > 20* Fondos adecuados V viento > 18 Profundidad adecuada CORTAS Y Rebote en el Apertura de haz Apertura del haz 10,000 50,000 Estado mar > 3 MEDIAS fondo suficiente Ángulo de depresión Rugosidad fondo Ángulo de depresión Calidad fondo Actividad biológica V buque > 20* Zona de Exceso de velocidad Exceso de velocidad V viento > 23 40,000 80,000 convergencia Exceso de profundidad Exceso de profundidad Actividad biológica P.C. < 500 pies LARGAS G- seguido de G+ Superficial: V buque > 20 E.E. A. Escaño G- sobre G+ P.C. > 100 pies Canal sonoro Entre 100 y 1500 pies Cientos de millas Espesor adecuado Espesor del canal Profundo: TEMA PERDIDAS PROPAGACION E.E. A. Escaño Pérdidas en la propagación Pérdidas  Una vez que tenemos una figura emisora con sus características de radiación y directividad, el sonido comienza a viajar por el medio.  Al viajar, las ondas sufren ciertos fenómenos como: TL – Refracción – Pérdidas por Transmisión – Divergencia – Absorción – Reflexión – Scattering  En el momento de la recepción habrá que tener en cuenta de nuevo la directividad, E.E. A. Escaño sensibilidad, ancho de banda, nivel de Pérdidas en la propagación Pérdidas por transmisión  Es un grupo que engloba a las pérdidas por divergencia, atenuación y reflexión que veremos más adelante.  El parámetro TRANSMISSION LOSS (TL) o PROPAGATION LOSS (PL) describe cuantitativamente la atenuación que sufre la señal entre un punto de referencia de la fuente y otro a una distancia cualquiera de la misma fuente.  Su expresión matemática en escala decibélica viene dada por:  Siendo la intensidad a 1 m. del centro acústico de la fuente, e la intensidad en un punto distante. E.E. A. Escaño Pérdidas en la propagación Pérdidas por divergencia – Divergencia cilíndrica  Cuando el medio tiene límites superior e inferior, planos y paralelos, las pérdidas son menores que en la difusión esférica, puesto que el sonido no puede atravesar los planos límites.  A partir de cierta distancia, la potencia emitida por la fuente se distribuye sobre la superficie de un cilindro que tiene de radio la distancia y de altura, la distancia entre los planos paralelos. E.E. A. Escaño Pérdidas en la propagación Pérdidas por divergencia – Divergencia cilíndrica modificada  Toda fuente al principio o a distancias cortas sufrirá unas pérdidas por difusión esférica.  Esta difusión esférica suele estar asociada a las primeras 1000 yardas, que equivalen a unas pérdidas esféricas de 60 dB.  Hasta una cierta distancia en la que se tope con: – Los límites de la superficie y el fondo – Los planos superior e inferior de un canal sonoro cilíndrica 𝟏𝟎 𝒍𝒐𝒈𝑹  En este punto aplicaremos las pérdidas por divergencia ⁡ E.E. A. Escaño Pérdidas en la propagación Pérdidas por divergencia – Divergencia cilíndrica modificada  Queremos calcular las pérdidas por difusión a una distancia de 10 Kyds.  Si aplicásemos solo esférica:  Si, en cambio, aplicamos solo cilíndrica:  La realidad nos marca: E.E. A. Escaño Pérdidas en la propagación Pérdidas por divergencia 𝑇𝐿=𝟐𝟎𝒍𝒐𝒈 𝑹 𝑇𝐿=𝟏𝟎𝒍𝒐𝒈 𝑹 𝑇𝐿=𝟒𝟎 𝒍𝒐𝒈 𝑹 E.E. A. Escaño TEMA RUIDOS E.E. A. Escaño  Ruidos Diferencia entre señal y ruido Composición En el océano: RUID compleja de uno Organismos, fenómenos o más sonidos no naturales, actividad O deseados humana… Sonido sobre el SEÑA que se realiza una valoración L El primer objetivo en acústica submarina es distinguir los señales del resto de ruido de fondo E.E. A. Escaño Ruidos Ruido en los océanos  El ruido en el medio marino es importante porque enmascara la información contenida en las señales acústicas submarinas.  Todo el proceso de señal que debe realizar el sonar tiene por objeto extraer la información de la combinación señal – ruido.  El parámetro que interesa aquí será la Relación Señal / Ruido (SNR).  A veces la señal surge ante el receptor junto con otras que degradan la precisión y/o fiabilidad de la observación. Cualquier señal que obstaculiza la observación de otra señal se llama INTERFERENCIA. E.E. A. Escaño Ruidos Fuentes de ruido  Ruido propio: – El ruido que interfiere con el propio SONAR detector.  Ruido radiado: – El ruido producido por un buque que permite su detección.  Desde el punto de vista táctico, el ruido propio interfiere la escucha, mientras que el ruido radiado delata la presencia del buque o submarino. E.E. A. Escaño  Ruidos Clasificación del ruido AMBIENTE O NATURAL ARTIFICIAL RADIADO PROPIO PERMANENTES INTERMITENTES (Target noise) (Self noise) MAREAS Y OLAS VIDA ANIMAL HIDRODINÁMICO SEÍSMOS METEOROLÓGICOS MAQUINARIA TURBULENCIAS PULSO 20 Hz (ballena) TRÁFICO DE BUQUES OLAS SUPERFICIE EFECTOS TERMALES E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos ambientales permanentes  Corrientes y efecto hidrostático de las olas  Generan ondas estacionarias y pueden radiar ruido no solo al océano si no a la atmósfera.  Estado de la mar  Factor dominante por encima de los 500 Hz.  Ruido sísmico  Detectable a frecuencias menores a 1 Hz. Entre 10 y 100 Hz también se puede apreciar aunque con una intensidad notablemente menor.  Tráfico marítimo  Factor dominante entre 50 - 500Hz. Sus efectos acústicos se pueden observar a 1000 millas o más. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos ambientales permanentes  Ruido térmico  Es el generado por la agitación de las moléculas del agua y tiene valores significativos por encima de los 15 KHz.  Turbulencia del viento  Movimiento superficial  Generado por el movimiento de la superficie del mar que se transmite a capas más profundas.  Cavitación  Zonas de baja presión con respecto a la presión hidrostática del agua que las rodea. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos ambientales permanentes  Viento: – El ruido debido al viento domina las frecuencias desde 200-300 Hz hasta decenas de KHz. – El oleaje generado por la acción del viento es la principal causa. – Aunque el viento (estado de la mar) es la principal causa del ruido de fondo, hay diferentes procesos que dominan en las distintas bandas del espectro entre 1 Hz. y 100 Khz. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos ambientales permanentes  Oleaje: – Las medidas efectuadas durante la Segunda Guerra Mundial demostraron que el ruido ambiente entre los 500 Hz y 25 KHz. estaba directamente relacionado con el estado de la mar. – Posteriormente se ha comprobado que se puede relacionar más exactamente con la velocidad del viento en la zona, debido a la dificultad de medir con precisión la altura media de las olas. E.E. A. Escaño  Ruidos Clasificación del ruido AMBIENTE O NATURAL ARTIFICIAL RADIADO PROPIO PERMANENTES INTERMITENTES (Target noise) (Self noise) MAREAS Y OLAS VIDA ANIMAL HIDRODINÁMICO SEÍSMOS METEOROLÓGICOS MAQUINARIA TURBULENCIAS PULSO 20 Hz (ballena) TRÁFICO DE BUQUES OLAS SUPERFICIE EFECTOS TERMALES E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos ambientales intermitentes  Ruidos biológicos. – Crustáceos  500 Hz – 20 KHz – Peces  Bajas frecuencias – Cetáceos  Especialmente las ballenas y las marsopas – Pulsos de 20 Hz  No biológicos. – Explosiones  Tienen un efecto significativo, se detectan más de 19.000 al año. – Fallas y volcanes submarinos  Muy baja frecuencia. No afecta al a guerra acústica. – Ruido de lluvia  Entre 200 Hz y 20 KHz. – Rompientes E.E. A. Escaño  Ruidos Clasificación del ruido AMBIENTE O NATURAL ARTIFICIAL RADIADO PROPIO PERMANENTES INTERMITENTES (Target noise) (Self noise) MAREAS Y OLAS VIDA ANIMAL HIDRODINÁMICO SEÍSMOS METEOROLÓGICOS MAQUINARIA TURBULENCIAS PULSO 20 Hz (ballena) TRÁFICO DE BUQUES OLAS SUPERFICIE EFECTOS TERMALES E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  La posibilidad de escuchar a otros buques y permanecer indetectado es de gran importancia.  Una capacidad adecuada de escucha permite detectar navíos a grandes distancias y la contramedida más eficaz para evitar la detección es el silencio.  La eficacia militar de un buque de guerra, en cuanto a la guerra antisubmarina, y de un submarino para permanecer oculto, reside enteramente en su capacidad de eliminar las fuentes generadoras de ruido. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  Conocer el Ruido Propio nos sirve para: – Elegir para la escucha la zona del espectro menos afectada por él  Consiguiendo aumentar los alcances de detección. – Evitar las confusiones de las líneas espectrales del ruido propio con las líneas características de contactos de interés. – Aumentar los alcances de detección, reduciendo el ruido propio. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  Máquinas principales y auxiliares: – Frecuencias relacionas con partes rotatorias y su velocidad. Su velocidad cambia con la velocidad rotacional. – Frecuencias NO relacionadas con el giro. Producidas por vibraciones de piezas. – Aleatorios o RANDOM. – Se transmiten al Sonar por el agua o a través del casco. – Relativamente independientes de velocidad de la plataforma. – A baja velocidad es la fuente de ruido mas importante. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  Hélices. – Canto de hélices y batido de palas. – Cavitación. (1-3 Khz.) E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  Ruido hidrodinámico o Ruido inducido por el casco. – Por irregularidades y fluctuaciones. – Contribuye poco al ruido radiado. – Significativo a altas velocidades. – Banda ancha:  Estelas / proa / tableteos. – Banda estrecha:  Resonancia de casco / cavidades. E.E. A. Escaño Ruidos Ruidos artificiales  Ruido eléctrico – Puede ser un factor importante  Suele implicar un mal funcionamiento del equipo. E.E. A. Escaño Ruidos Control de ruidos a bordo  Medidas del ruido propio: – El motivo de la medida del ruido propio de un sonar es el conocimiento real de las condiciones operativas de ese sonar y del barco que lo monta. – Cualquier aumento del nivel de ruido debido a un mal funcionamiento de la maquinaria, o de algún otro sistema del barco, aparecerá durante las medidas de ruido propio, que además permitirá analizarlo para determinar su causa y eliminarlo. – Medida firma acústica. E.E. A. Escaño Ruidos Control de ruidos a bordo  D-AS-01 (Cambio 7) en su punto 0402: – El ruido limita la capacidad antisubmarina de un buque; especialmente cuando se opera con sónares pasivos. – El ruido radiado tiene los siguientes efectos negativos:  Disminuye los alcances de detección del buque.  Dificulta la clasificación de contactos amenaza.  Interfiere la detección y clasificación de la amenaza a cargo de otros buques de la fuerza.  Incrementa las distancias de contra-detección.  Aumenta las probabilidades de adquisición de un torpedo lanzado contra el buque.  Acrecienta la posibilidad de que nuestro buque pueda E.E. A. Escaño hacer explotar una mina. Ruidos Control de ruidos a bordo  Reducción de ruidos: – Aumentar la capacidad de detección propia y reducir la del enemigo sobre nuestra unidad, requiere la disminución del ruido propio y del ruido radiado. HAY QUE DEDICAR ATENCIÓN A MINIMIZAR, ELIMINAR O ENMASCARAR EL RUIDO  Procedimientos de “Condiciones de silencio”: – Silencio de vigilancia – Silencio de combate – Máximo silencio E.E. A. Escaño Ruidos Control de ruidos a bordo  Equipo de Control de Ruidos: – A cargo del Jefe ENPRO  Cuenta con supervisores de ruido de cada servicio. – Se darán rondas y actualizará el listado de elementos anti-vibratorios con deficiencias. – Las rondas serán semanales y diarias (régimen de puerto y mar). – Las anomalías deben ser comunicadas, apuntadas y solventadas en el menor tiempo posible.  Tareas de mantenimiento programadas.  Realización de las mediciones acústicas y magnéticas. E.E. A. Escaño TEMA MEDIDAS REFERENCIA E.E. A. Escaño Medidas y unidades de referencia Belio  Se define como la ganancia equivalente a una relación de potencia 10 a 1 entre la salida y la entrada.  La ganancia en belios es la cantidad de veces que hay que tomar el número 10 como factor, para obtener un valor igual a la relación entre la potencia de salida y entrada. Donde, es una intensidad de referencia.  No obstante, es demasiado grande, por lo que se recurre al decibelio: E.E. A. Escaño Medidas y unidades de referencia Decibelio  Medio para expresar una relación de potencias, intensidades o presiones.  Ejemplo: – La Intensidad de una fuente es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de cualquier punto alejado de la fuente (): – Para una distancia de 1000 m: Es una millonésima parte de la intensidad de salida de la fuente. – Si lo expresáramos en dB sería más sencillo ya que: E.E. A. Escaño Medidas y unidades de referencia Decibelio  Se dice que un sonido es 1 belio más fuerte que otro cuando su intensidad acústica es 10 veces mayor.  De la misma manera, se dice que un sonido es 2 belios más fuerte que otro cuando su intensidad acústica es 100 veces mayor.  Como los decibelios sólo nos indican sólo las “veces” que un sonido es más grande que “algo”, ese “algo” (referencia) debe citarse siempre que tratemos con decibelios. E.E. A. Escaño Medidas y unidades de referencia Decibelio  ¿Cómo se suman o restan los decibelios? 80 𝑑𝐵+80 𝑑𝐵 ≠160 𝑑𝐵 80 𝑑𝐵+80 𝑑𝐵=83 𝑑𝐵 log ( 𝑥+ 𝑦 ) ≠ log 𝑥 +log 𝑦 𝑁 𝐿𝐼 𝑑𝐵=10 log ( ∑ 10 ) 10 𝑖=1 80 80 10 10 𝑑𝐵=10 log (10 +10 )=83 𝑑𝐵 E.E. A. Escaño TEMA EFECTO DOPPLER E.E. A. Escaño Efecto doppler ¿Qué es el efecto doppler?  Se conoce por este nombre al cambio en la frecuencia de una onda por el movimiento de: – La fuente de emisión – Por el receptor – Ambos E.E. A. Escaño Efecto doppler Cálculo del efecto doppler en el sonar activo  ¿Y la frecuencia heterodina del sónar? – La frecuencia se heterodina para poder tener una nota audible. – Tenemos una frecuencia fija () que se mezcla con la recibida del eco. – La frecuencia resultante en el altavoz será: – Se conoce como frecuencia batida () a. – En los casos en los que no hay movimiento () E.E. A. Escaño Efecto doppler Cálculo del efecto doppler en el sonar activo  Frecuencia heterodina y variación de movimiento:  A la diferencia se le llama variación doppler abosluta y es proporcional a e independiente de.  ¿Y esto… para qué?  Es de interés conocer cuanto varía el doppler en función de la frecuencia de emisión y el cambio en la variación en distancia. E.E. A. Escaño Efecto doppler Importancia del efecto doppler en ASW  La explicación que hemos visto… NO SIRVE. – O si… pero con matices.  ¿Cuál sería el interés primario del efecto doppler en las transmisiones sónar? – Obtener la indicación real de movimiento del blanco.  Entonces… si el foco emisor se está moviendo… – Hay que anular el efecto de la velocidad propia. – Existe el Circuito anulador del doppler propio (ODN)  Forzamos que todas las reverberaciones tengan la misma frecuencia (800 ciclos) sea cual sea la velocidad propia. – Obtenemos que el eco dependerá únicamente del E.E. A. Escaño movimiento del blanco y no del movimiento del buque TEMA ECUACIONES SONAR E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Introducción  La finalidad de este capítulo es dar el primer paso en el proceso de obtención de uno de los datos fundamentales con los que los Oficiales de ASW van a tener que trabajar: la predicción de alcances del sonar en términos generales.  Con objeto de predecir de forma efectiva los alcances sonar, primero habrá que tener una idea general de las capacidades de los dos tipos de sonar: activo y pasivo. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sonar pasivo  El sonar pasivo está diseñado para escuchar los sonidos generados por objetos en el agua.  Como las fuentes de ruido transmiten sonido en una frecuencia específica, el sonar pasivo se usará para identificar la fuente del ruido detectado.  Para conseguir este objetivo, se usan dos tipos de procesamiento: BANDA ANCHA y BANDA ESTRECHA.  La detección con sonar pasivo permite a la unidad permanecer encubierta al no tener que transmitir impulsos al agua. La información de demora se identifica por la dirección desde la que se ha detectado el sonido; sin embargo la información específica de distancia es difícil de E.E. A. Escaño calcular. Ecuaciones sonar Banda ancha y banda estrecha  La BANDA ANCHA se usa para escuchar en un margen de frecuencias, normalmente de cientos de Hz, y todos los ruidos generados dentro de ese margen de frecuencias serán detectados. Las fuentes de ruido más normales en banda ancha son la cavitación y el ruido hidrodinámico.  La BANDA ESTRECHA se usa para escuchar en una frecuencia determinada, normalmente en una fracción. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Parámetros sónar  Parámetros esenciales: – ¿Cómo se propaga el sonido en el océano? – ¿Qué camino sigue? – ¿Nivel de intensidad de propagación?  La propagación del sonido y las pérdidas de propagación sólo son la mitad de la predicción de alcance (curvas PROPLOS).  El otro elemento esencial es la Figure Of Merit (FOM) ó Figure Of Demerit (FDM). – se calculan usando la Ecuación del Sonar – tres ecuaciones:  una sonar pasivo  dos sonar activo (noise limited / reverberation limited) E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido RUÍDO HIDRÓFONO Energía SISTEMA SONAR combinación SALIDA SEÑAL + RUIDO PROCESADO DISPLAY R SEÑAL RUÍDO E.E. A. Escaño  Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido Processin Hidrófon g Gain o + SL - PL + PG SNO Source Propagati - Level on level Directivit - DI y Index SNO = SL – PL – BN + DI + El SNO no nos PG indica si la señal se distingue el ruido o no. Backgrou BN nd Noise E.E. A. Escaño  Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido SNO = SL – PL – BN + DI + PG PARÁMETRO REFERENCIA DE DEFINICIÓN MEDIDA SL Nivel de Salida Desde la fuente 10 log (Intensidad de la fuente/Intensidad de referencia) PL Pérdidas de Propagación Entre la fuente y el 10 log (Intensidad de señal a de la blanco fuente/Intensidad de señal en el blanco) BN Ruido Ambiente En el hidrófono 10 log (Intensidad del ruido/Intensidad de referencia) DI Índice de Directividad A la salida del receptor 10 log (Intensidad del ruido en un hidrófono OMNI/Intensidad del ruido en el hidrófono actual) PG Ganancia del Procesador Entre la entrada y la 10 log (Razón SN en la salida del salida del procesador procesador/Razón SN en la entrada del procesador) SNO Relación Señal – A la salida del procesador 10 log (Intensidad de Ruido de Salida señal/Intensidad el ruido) E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido SNO = SL – PL – BN + DI + PG  BN: ruido de fondo / nivel de ruido – BN ó NL (NOISE LEVEL) medido con un hidrófono OMNI en la situación geográfica del receptor. – Totalidad del ruido existente en el medio marino (Ambiente + Propio). – Importante recordar que la combinación no es una suma algebraica (el ruido mayor siempre es el que predomina). E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido SNO = SL – PL – BN + DI + PG  DI: Índice de directividad – Siempre es positivo. – Función de:  Dimensiones del array.  Número y separación elementos.  Frecuencia. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido SNO = SL – PL – BN + DI + PG  PG: ganancia del procesador. – Es la diferencia entre la medida de la señal a la entrada del equipo y la medida de señal a la salida. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo: Flujo señal-ruido SNO = SL – PL – BN + DI + PG  SNO: razón señal-ruido de salida. – Razón señal-ruido de salida del sistema sonar y que será lo que se presenta al operador en diferentes formas dependiendo del equipo. Pero este SNO NO nos indica cuándo la señal del blanco se podrá distinguir del ruido ambiental. – Para obtener una medida de qué SNO es detectable, se pueden realizar una serie de experimentos en los que los SNO en una pantalla sonar se aumenten y disminuyan mientras un operador trata de determinar si hay señal o no. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo Por lo anterior: FALTAN 3 CONCEPTOS BÁSICOS EN ASW.  Detection Threshold (DT): Umbral de detección.  Signal Excess (SE): Exceso de señal.  Figure Of Merit (FOM): Cifra de mérito. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Detection Threshold  También llamada Diferencial de Reconocimiento (RD) (Recognition Differential).  Relación señal/ruido (entrada procesador) requerida por un operador/registrador para poder detectar (en la salida) la existencia de una señal el 50 % de las veces.  Al ser una relación en términos de decibelios no es necesario hacer mención a un sistema de referencia de medida de la presión. DT = SNT – PG E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Signal Excess  Señal recibida por exceso (dB´s) sobre la mínima necesaria para que exista detección.  Es la diferencia entre la razón señal-ruido de salida y el umbral de detección de la razón señal-ruido SE = SNO – SNT  Como SNT viene fijado por DT para 50% probabilidad detección – SI SE=0 existirá un 50% de probabilidad de detección E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar DT = SNT – Sónar pasivo – Figure of Merit PG SNO = SL – PL – BN + DI + SE = SNO – PG SNT  Si resolvemos en función de las pérdidas:  Figura de Mérito Pasivo (FOM)  Cuando la fuente se sitúe en un punto tal que el exceso de señal sea cero (SE = 0, es decir, 50% probabilidad detección) tendremos un valor particular de PL. Este valor es el que se conoce como figura o cifra de mérito. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Figure of Merit PL (FOM) = SL – BN + DI – DT – SE  Partimos de la siguiente base: – Una fuente emisora de ruido se mueve alejándose y acercándose al receptor. PL (FOM) = SL – BN + DI – DT – SE – ¿Qué términos varían debido a este movimiento?  Por lo tanto, si el EXCESO de señal es cero (SE=0), estamos en la distancia entre el receptor y la fuente donde la señal que recibimos puede ser reconocida un 50% de las veces.  El FOM es la máxima PL que puede suceder entre la fuente y el receptor y, que a la salida todavía hay una señal que E.E. A. Escaño pueda ser reconocida al 50% de las veces. Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Figure of Merit E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Figure of Merit  PROPLOS son curvas de pérdidas de propagación.  En función de la distancia y de la traza de la zona.  Con esta definición de FOM pasivo, podemos entrar en las ordenadas de las curvas de pérdidas de propagación/distancia con un valor igual a este FOM para calcular el alcance sonar previsto, o sea, la distancia hasta la que podemos esperar detectar un blanco el 50% de las veces. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar pasivo – Figure of Merit E.E. A. Escaño  Ecuaciones sonar Sónar activo SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG PARÁMETRO REFERENCIA DE MEDIDA DEFINICIÓN SL Nivel de Salida 1 yd desde la fuente 10 log (Intensidad de la fuente / Intensidad de referencia) PL Pérdidas de Propagación Entre la fuente y el blanco 10 log (Intensidad de señal a 1 yd de la fuente /Intensidad de señal en el blanco) TS Fuerza del Blanco 1 yd del blanco 10 log (Intensidad del eco a 1 yd del blanco / Intensidad que incide) BN Ruido Ambiente En el hidrófono 10 log (Intensidad del ruido / Intensidad de referencia) DI Índice de Directividad A la salida del receptor 10 log (Intensidad del ruido en un hidrófono OMNI / Intensidad del ruido en el hidrófono actual PG Ganancia del Procesador Entre la entrada y la salida del 10 log (Razón SN en la salida del procesador / Razón SN procesador en la entrada del procesador) SNO Relación Señal – Ruido de Salida A la salida del procesador 10 log (Intensidad de señal / Intensidad el ruido) RL Nivel de Reverberaciones En el receptor 10 log Intensidad de la reverberación /Intensidad de referencia E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar activo – Target Strength (TS) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG  Parámetro/Energía con que el blanco refleja la energía acústica.  Es una medida de la diferencia, en decibelios, entre la intensidad de la señal incidente y la reflejada por el blanco como resultado de la reflexión del sonido en un submarino.  Referido al área de la sección normal que ofrece el blanco para cualquier aspecto (inclinación).  Se toma como cero (dB) la energía que reflejaría una esfera de 2 yds. de radio. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar activo – Target Strength (TS) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG  El valor real de TS depende de muchos factores: – Tamaño del blanco, forma, construcción, materiales empleados, rugosidad de sus superficies, ángulo de incidencia de la energía, frecuencia , ancho de pulso. – Para calcularlo se mide directamente su valor. TS para un cilindro de 300´X30´a frecuencia E.E. A. Escaño de 200 Hz Ecuaciones sonar Sónar activo – Reverberation Level (RL) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG  Es la cantidad de nivel de señal dispersada por: – Superficie. – Fondo. – Partículas.  Sustituye a (BN-DI) cuando el nivel de reverberaciones es mayor que el nivel de ruido ambiente.  En este caso, el sonar activo estará limitado por RL función de: – SL. – Distancia. – Nº. elementos que producen dispersión. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Sónar activo – Figure Of Merit (FOM) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG  En esta ecuación estamos agrupando en un mismo término (BN-DI) ó RL, para diferenciar entre las dos posibles ecuaciones del Sonar Activo: – Alcance limitado por ruido. – Alcance limitado por reverberaciones.  No obstante, y aunque no se considera en estas ecuaciones, no hay que olvidar que el DT de un sistema sonar generalmente tiene valores diferentes para reverberaciones y ruido. E.E. A. Escaño  Ecuaciones sonar Sónar activo – Figure Of Merit (FOM) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG 2PL = SL + TS – [(BN – DI) o RL] 2PL = SL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG – DT – SE 2PL = SL + TS – [(BN – DI) o RL] – DT  Por lo tanto tenemos que:  El FOM será entonces la máxima pérdida en propagación en los dos sentidos que permita la detección de un eco el 50% de las veces. Esta definición es la que se usa normalmente por los operadores de submarinos. E.E. A. Escaño  Ecuaciones sonar Sónar activo – Figure Of Merit (FOM) SNO = SL – 2PL + TS – [(BN – DI) o RL] + PG 2PL = SL + TS – [(BN – DI) o RL] FOM = SL – [(BN – DI) o RL] – DT – DT FOM = 2PL – TS  El FOM será entonces la máxima pérdida en propagación tolerada en los dos sentidos y que aún permita la detección de un eco el 50% de las veces, asumiendo un TS = 0. Esta es la forma más común de definición de FOM activo. E.E. A. Escaño Ecuaciones sonar Aplicación de la ecaución sónar  Con este resultado de FOM calculado y las curvas PROPLOS (PLC) ya conocidas, podremos hacer una predicción de alcances sonar previstos.  La intersección del FOM y el PLC (Propagation Loss Curves) (FOM=PL) identifica no solamente el alcance horizontal previsto basado en el 50% de probabilidad de detección, sino también la propagación de los rayos.  En el caso de rebotes en el fondo o zona de convergencia, la intersección del FOM con la PLC identifica el interior y el exterior del anillo, y por lo tanto su anchura.  En el gráfico además podemos visualizar el parámetro (SE.- Signal excesss); el área por debajo del FOM pero por encima E.E. A. Escaño del PLC representa esta cantidad en dB´s Ecuaciones sonar Aplicación de la ecaución sónar E.E. A. Escaño TEMA COE E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar ¿Cuándo hay que hacer estas pruebas?  Para buques de nueva construcción: – El astillero consignatario de la construcción, junto con la empresa que suministra el sistema Sonar, es la encargada de efectuar y entregar copia de la primera medición. – La obtención de la primera firma acústica se efectuara bajo supervisión de la Armada y durante el periodo de garantía. E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar ¿Cuándo hay que hacer estas pruebas?  Para buques ya entregados a la Armada: – Medida del nivel de ruidos (NL / LE):  Después de la salida de obras, instalación o modificación en sistemas de propulsión o equipos auxiliares de cualquier tipo o modificaciones en casco.  La periodicidad de la ficha MRC es de 3 meses o cuando se requiera (Q-6R). – Medida de la forma de onda y ajuste de transmisores:  Cuando se realicen cambios de ingeniería, modificaciones al programa o mejoras al grupo generador de modos de transmisión o cambios en amplificadores.  La periodicidad de la ficha MRC es de 6 meses (6M-R). E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar ¿Cuándo hay que hacer estas pruebas?  Para buques ya entregados a la Armada: – Medida del nivel de la fuente (SL) y sensibilidad de recepción (RS):  Cuando se realicen cambios de ingeniería, modificaciones a equipos y cableados de enlace al grupo preamplificador/amplificador de señales, array o domo sonar.  La periodicidad de la ficha MRC es anual o cuando se requiera (A-2R). E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar Referencias  Manuales técnicos del sistema sonar.  Mediciones históricas.  Fichas de mantenimiento: – Q-6R: Medida del nivel de ruidos propio (NLs). – 6M-R: Medida de la forma de onda y ajuste de los transmisores. – A-2R: Medida del nivel de la fuente (SL) y sensibilidad de recepción (RS). E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar Medición de la sensibilidad de recepción (RS) E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar Medición del nivel de salida (SL) E.E. A. Escaño Cálculo del Coeficiente de Efectividad Sónar Medición del nivel de ruido propio (NL o LE)  Preparación de la plataforma: – Establecer condición de silencio, se mantendrá durante toda la medición. – Configuración de propulsión. – Asegurarse de que no hay contactos cercanos o fuentes de ruido a menos de 10 millas. – El estado de la mar no sobrepasará el nivel 2. – La profundidad no debe ser inferior a 100 brazas (1 braza = 1.8288 m, o lo que es lo mismo, 183 m de profundidad), ni debe de haber cambios bruscos de profundidad en toda la medición. Para poder realizar comparativas con mediciones históricas se deben de mantener siempre las condiciones de medición. E.E. A. Escaño Si varían, no son válidas para comparar.