Sonar

Archiu:Miinitraaleri "Virsaitis" vrakk.jpg

Sonar

Archiu:Miinitraaleri "Virsaitis" vrakk.jpg

Image de sonda del dragaminas T-297 de l'Armada soviètica, anteriorment Letònia Virsaitis, que va naufragar el 3 de decembre de 1941 en el golf de Finlàndia

El sonar (del anglés SONAR, acrònim de Baixund Navigation And Ranging, «navegació per sò») és una tècnica que usa la propagació del sò baix l'aigua principalment para navegar, comunicar-se o detectar objectes sumergits.

El sonar pot usar-se com a mig de localisació acústica, funcionant de forma similar al radar, en la diferència de que en lloc d'emetre ones electromagnètiques ampra impulsos sonors. De fet, la localisació acústica es va usar en aire abans que el GPS, sent encara d'aplicació el SODAR (l'exploració vertical aérea en sonar) per a l'investigació atmosfèrica. La senyal acústica pot ser generada per piezoelectricidad o per magnetostricción.

El terme «sonar» s'usa també per a aludir a l'equip amprat per a generar i rebre el sò de caràcter infrasonoro. Les freqüències usades en els sistemes de sonar van des de les intrasónicas a les extrasónicas (entre 20 Hz i 20 000 Hz), la capacitat de l'oït humà. No obstant, en este cas caldria referir-se a un hidrófono i no a un sonar. El sonar té abdós capacitats: pot ser utilisat com hidrófono o com sonar.

Els sonares se solen usar per a detectar submarins i alguns poden fer-ho inclús a més de 100 quilómetros en alguns casos, depenent de les condicions de l'mar.

Existixen uns atres sonares que no comprenen l'espectre del oït humà, (barco cazaminas); poden comprendre vàries games d'alta freqüència, (80 kHz o 350 kHz), per eixemple. Guanyen en precisió a l'hora de determinar l'objecte, pero perden en alcanç.

Encara que alguns animals (com delfins i #rat penat) han usat provablement el sò per a la detecció d'objectes durant millons d'anys, l'us per part d'humans va ser registrat per volta primera per Leonardo dona Vinci en 1490. Es dia que s'usava un tubo ficat en l'aigua per a detectar barcos, posant un oït en el seu extrem. En el sigle XIX es varen usar campanes subaquàtiques com a complement als fars per a avisar del perill als mariners.

L'us de sò per a la «ecolocalización» submarina sembla haver segut impulsat pel desastre del Titanic en 1912. La primera palesa del món sobre un dispositiu d'este tipo va ser concedida per l'Oficina Britànica de Paleses al meteoròlec anglés Lewis Richardson un més despuix de l'afonament del Titanic , i el físic alemà Alexander Behm va obtindre una atra per un ressonador en 1913. L'ingenier canadenc Reginald Fessenden va inventar el sonar modern en 1914 que podia detectar un iceberg a dos milles de distància, si ben era incapaç de determinar en quina direcció es trobava.

Durant la Primera Guerra Mundial, i per la necessitat de detectar submarins, es varen realisar més investigacions sobre l'us del sò. Els britànics varen amprar pronte micròfons subaquàtics, mentres el físic francés Paul Langevin, junt en l'ingenier elèctric rus emigrat Constantin Chilowski, va treballar en el desenroll de dispositius actius de sò per a detectar submarins en 1915. Encara que els transductores piezoelèctrics i magnetostrictivos varen superar més tart als electrostàtics que varen usar, este treball va influir sobre el futur dels dissenys detectors. Si ben els transductores moderns solen usar un material compost com a part activa entre el cap llauger i la coa pesada, s'han desenrollat molts atres dissenys. Per eixemple, s'han usat películes plàstiques llaugeres sensibles al sò i fibra òptica en hidrófonos (transductores acústic-elèctrics per a us aquàtic), mentres s'han desenrollat el Terfenol-D i el PMN per als proyectores. Els materials composts piezoelèctrics són fabricats per vàries empreses, incloent Morgan Electro Ceramics.

En 1916, baix el patrocini del Consell Britànic d'Invencions i Investigacions, el físic canadenc Robert Boyle es va encarregar del proyecte del sonar actiu, construint un prototip per a proves a mitan de 1917. Este treball, per a la Divisió Antisubmarina, va ser realisat en el més absolut secret, i usava cristals de cuarzo piezoelèctrics per a produir el primer aparat de detecció subaquàtica de sò actiu factible del món. Mentrestant, en el mateix laboratori s'encarregava Albert Beaumont Wood del desenroll de sistemes d'escolta passiva.

Per a 1918 tant França com Gran Bretanya havien construït sistemes actius. Els britànics varen provar el seu ASDIC (aixina eren coneguts els equips de detecció activa) en el HMS Antrim en 1920 i varen escomençar la producció d'unitats en 1922. La 6ª Floteta Destructora va tindre bucs equipats en ASDIC en 1923. Un buc-escola antisubmarino, el HMS Osprey, i una floteta d'entrenament composta per quatre bucs es va establir en Illa de Portland en 1924. El Sonar QB nortamericà no va aplegar fins a 1931.

En l'inici de la Segona Guerra Mundial, la Marina Real britànica tenia cinc equips per a diferents classes de bucs de superfície i uns atres per a submarins, incorporats en un sistema d'atac antisubmarino complet. L'efectivitat dels primers ASDIC estava llimitada per l'us de les càrregues de profunditat com a arma antisubmarina. Açò exigia que el buc atacant passara sobre el contacte sumergit abans de llançar les càrregues, lo que feya perdre el contacte sonar en els moments previs a l'atac. L'atac exigia, puix, disparar a cegues, periodo en el que el comandant del submarí podia adoptar en èxit medides evasivas. Esta situació es remediava usant varis bucs cooperant junts i en l'adopció de «armes de llançament davanter», com el Hedgehog i més tart el Squid, que llançaven les càrregues a un blanc situat davant de l'atacant i per tant encara en contacte ASDIC. Els desenrolls durant la guerra varen desembocar en uns equips ASDIC que usaven diferents formes d'ona, lo que permetia que els punts cegos anaren coberts contínuament. Més vesprada es varen amprar torpedos acústics.

A l'inici de la Segona Guerra Mundial la tecnologia britànica de sonar va ser transferida als Estats Units. L'investigació sobre el sonar i el sò submarí es va ampliar enormement, particularment en este país. Es varen desenrollar molts nous tipos de sonar militar, entre ells les sonoboyas, el sonar sumergible i el de detecció de mines. Este treball va formar la base dels desenrolls de posguerra destinats a contrarrestar els submarins nuclears. El sonar va seguir desenrollant-se en molts països per a usos tant militars com a civils. En els últims anys la majoria dels desenrolls militars han estat centrats en els sistemes actius de baixa freqüència.

En la Segona Guerra Mundial Estats Units va usar el terme SONAR per als seus sistemes, acrònim falcat com a equivalent de RADAR. En 1948, en la formació de l'OTAN, l'estandardisació de senyals va dur a l'abandó del terme ASDIC en favor de SONAR.

Factors de rendiment del sonar

El rendiment de la detecció, classificació i localisació d'un sonar depén de l'entorn i de l'equipe receptor, ademés de l'equipe emissor en un sonar actiu o del soroll radiado per l'objectiu en un sonar passiu.

Propagació del sò

El funcionament del sonar es veu afectat per les variacions en la velocitat del sò, especialment en el pla vertical. El sò viaja més llentament en l'aigua dolça que en l'aigua salada, variant en funció del mòdul d'elasticitat i la densitat de massa. El mòdul d'elasticitat és sensible a la temperatura, a la concentració d'impurees dissolta (normalment la salinitat) i a la pressió, sent menor l'efecte de la densitat. Segons Mackenzie, la velocitat del sò c (en m/s) en l'aigua de la mar és aproximadament igual a:

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

A on T és la temperatura (en graus Celsius , per a valors entre 2 i 30 °C), S la salinitat (en parts per mil, per a valors de 25 a 40) i D la profunditat en m (per a valors entre 0 i 8000 m). Esta equació empírica és raonablement precisa per als rancs indicats. La temperatura de l'oceà canvia en la profunditat, pero entre 30 i 100 m hi ha un canvi a sovint notable, cridat termoclina, que dividix l'aigua superficial més càlida de les profundes més fredes que constituïxen el gros de l'oceà. Açò pot dificultar l'acció del sonar, puix un sò que s'origine en un costat del termoclino tendix a curvar-se o refractarse en creuar-ho. La termoclina pot estar present en aigües costeres menys profundes, a on no obstant l'acció de les ones mescla a sovint la columna d'aigua, eliminant-ho. La pressió de l'aigua també afecta la propagació del sò en el buit, aumentant el seu viscosidad a pressions majors, lo que fan que les ones sonores es retracten alluntant-se des de la zona de major viscosidad. El model matemàtic de refracció es denomina Llei de Snell.

Les ones sonores que es radian cap al fondo de l'oceà es curven de regrés a la superfície en grans arcs senoidales per la pressió creixent (i per tant major velocitat del sò) en la profunditat. L'oceà deu tindre a lo manco 1850 m de profunditat per a que les ones sonores tornen l'eco del fondo en lloc de refractarse de regrés a la superfície, reduint la pèrdua del fondo el rendiment. En les condicions adequades estes ones sonores es concentraran prop de la superfície i seran reflectides de regrés al fondo repetint un atre arc atx. Cada foc en la superfície es denomina zona de convergència, formant un anell en el sonar. La distància i esgambi de la zona de convergència depén de la temperatura i salinitat de l'aigua. Per eixemple, en l'Atlàntic Nort les zones de convergència es troben aproximadament cada 33 milles nàutiques (61 km), depenent de l'época de l'any. Els sons que poden sentir-se des de solament unes poques milles en llínea directa poden ser també detectats centenars de milles més llunt. En sonares potents la primera, segona i tercera zones de convergència són prou útils; més allà d'elles la senyal és massa dèbil i les condicions tèrmiques massa inestables, reduint la fiabilitat de les senyals. La senyal s'atenua naturalment en la distància, pero els sistemes de sonar moderns són molt sensibles, podent detectar blancs a pesar de les baixes relaciones senyal-soroll.

Si la font de sò és profunda i les condicions adequades, la propagació pot ocórrer en el «canal de sò profunt». Est proporciona una pèrdua de propagació extremadament baixa per a un receptor en el canal, lo que es deu a que el sò atrapat en el canal no té pèrdues en els llímits. #Propagació paregudes poden ocórrer en la «cinta de superfície» en condicions bones. No obstant en este cas hi ha pèrdues per reflex en la superfície.

En aigües poc profundes la propagació és generalment per repetits sons en la superfície i el fondo, podent-se produir pèrdues considerables.

La propagació del sò també es veu afectada per l'absorció de l'aigua aixina com de la superfície i el fondo. Esta absorció canvia en la freqüència, devent-se a diferents mecanismes en l'aigua marina. Per açò el sonar que necessita funcionar en distàncies llargues tendix a usar freqüències baixes, de manera que es minimisen els efectes de l'absorció.

La mar conté moltes fonts de soroll que interferixen en la senyal desijada. Les principals fonts de soroll es deuen a les onas i la navegació. El moviment del receptor per l'aigua també pot produir soroll de baixa propagació, en funció de les seues decibelis.

Reverberació

Quan s'usa un sonar actiu, es produïx dispersió pels menuts objectes de la mar aixina com pel fondo i la superfície. Açò pot ser una font important d'interferència activa que no ocorre en el sonar passiu. Este efecte de dispersió és diferent del que succeïx en la reverberació d'una habitació, que és un fenomen reflexiu. Una analogia és la dispersió de les llums d'un coche en la boira: un raig de llum d'una llanterna potent pot penetrar la boira, pero els fars són menys direccionals i produïxen un «garramancho» en el que la reverberació tornada domina. De forma similar, per a superar la reverberació en l'aigua, un sonar actiu necessita emetre una ona estreta.

Característiques del blanc

El blanc d'un sonar, com un submarí, té dos característiques principals que influïxen sobre el rendiment de l'equip. Per al sonar actiu són les seues característiques reflectoras, conegudes com a «força» del blanc. Per al sonar passiu, la naturalea del soroll radiado pel blanc. En general l'espectre radiado consistirà en un soroll continu en llínees espectrals, usades per a classificar-ho.

També s'obtenen ecos d'atres objectes marins tals com a ballenes, esteles, bancs de peixos i roques.

Contramedidas

Els submarins atacats poden llançar contramedidas actives per a aumentar el nivell de soroll i crear un gran blanc fals. Les contramedidas passives inclouen l'aïllament dels dispositius sorollosos i el recobriment del caixco dels submarins.

Sonar actiu

El sonar actiu usa un emissor de sò i un receptor. Quan els dos estan en el mateix lloc es parla de funcionament monoestático. Quan l'emissor i el receptor estan separats, de funcionament biestático. Quan s'usen més emissors o receptors espacialmente separats, de funcionament multiestático. La majoria dels equips de sonar són monoestático, usant-se la mateixa matriu per a emissió i recepció, encara que quan la plataforma està en moviment pot ser necessari considerar que esta disposició funciona biestáticament. Els camps de sonoboyas actives poden funcionar multiestáticament.

El sonar actiu crea un pols de sò, cridat a sovint un «ping», i llavors sent la reflexió (eco) del mateix. Este pols de sò sol crear-se electrònicament usant un proyecte sonar format per un generador de senyal, un amplificador de potència i un transductor o matriu electroacústica, possiblement un conformador de fas. No obstant, pot crear-se per atres mijos, com per eixemple químicament, usant explosius, o tèrmicament per mig de fonts de calor. També pot crear-se per mig del infrasonido.

Per a calcular la distància a un objecte es medix el temps des de l'emissió del pols a la recepció del seu eco i es convertix a una llongitut coneixent la velocitat del sò. Per a medir el rumbo s'usen varis hidrófonos, medint el conjunt el temps d'arribada relatiu a cada u, o be una matriu de hidrófonos, medint l'amplitut relativa dels fas formats per mig d'un procés cridat conformació de fes. L'us d'una matriu reduïx la resposta espacial de manera que per a conseguir una àmplia cobertura s'ampren sistemes multihaces. La senyal del blanc (si existix) junt en el soroll se somet llavors a un processat de senyal, que per als equips simples pot ser només una mida de la potència. Es presenta llavors el resultat a algun tipo de dispositiu de decisió que califica l'eixida com a senyal o soroll. Este dispositiu pot ser un operador en auriculars o una pantalla, en els equips més sofisticat un software específic. Poden realisar-se operacions adicionals per a classificar el blanc i localisar-ho, aixina com per a medir la seua velocitat.

El pols pot ser d'amplitut constant o un pols de freqüència modulada (chirp) per a permetre la compressió de pols en la recepció. Els equips simples solen usar el primer en un filtre lo suficientment ample com per a cobrir possibles canvis Doppler deguts al moviment del blanc, mentres els més complexos solen usar la segona tècnica. Actualment la compressió de pols sol conseguir-se usant tècniques de correlació digital. Els equips militars solen tindre múltiples fas per a conseguir una cobertura completa mentres els més simples només cobrixen un arc estret. Originalment s'usava un únic fes realisant l'escanege perimetral mecánicament, pero açò era un procés llent.

Especialment quan s'usen transmissions d'una sola freqüència, l'efecte Doppler pot usar-se per a medir la velocitat radial del blanc. La diferència de freqüència entre la senyal emesa i la rebuda es medix i es traduïx a una velocitat. Ya que els desplaçaments Doppler poden deure's al moviment del receptor o del blanc, deu tindre's la primera en conte per a conseguir un valor precís.

El sonar actiu s'usa també per a medir la distància en l'aigua entre dos transductores (radioemisores) de sonar o una combinació de hidrófono i proyector. Quan un equip rep una senyal d'interrogat, emet a la seua volta una senyal de resposta. Per a medir la distància, un equip emet una senyal d'interrogat i medix el temps entre esta transmissió i la recepció de la resposta. La diferència de temps permet calcular la distància entre dos equips. Esta tècnica, usada en múltiples equips, pot calcular les posicions relatives d'objectes estàtics o en moviment.

En época de guerra, l'emissió d'un pols actiu era tan compromesa per al camuflage d'un submarí que es considerava una brecha severa de les operacions.

Efectes adversos en la fauna marina

Els emissors de sonar d'alta potència poden afectar a la fauna marina, si ben no se sap exactament cóm. Alguns animals marins com a ballenes i delfins usen sistemes d'ecolocalización semblats als del sonar actius per a detectar a predadores i assuts. Es tem que els emissors de sonar puguen confondre a estos animals.

S'ha sugerit que el sonar militar infunde pànic a les ballenes, fent-los emergir tan ràpidament com per a sofrir algun tipo de síndrome de descompressió. Esta hipòtesis va ser plantejada per volta primera en un ensaig publicat en la revista Nature en 2003, que informava de lesions agudes per bombetes de gas (indicatives de síndrome de descompressió) en ballenes encallades poc despuix de l'inici de maniobres militars junt a les Illes Canàries en setembre de 2002.

En 2000 en la Bahames un ensaig de l'Armada d'Estats Units de transmissions sonar va provocar el encallamiento de dèsset ballenes, sèt de les quals varen ser trobades mortes. L'Armada va assumir la seua responsabilitat en un informe que va trobar que les ballenes mortes havien sofrit hemorràgias induïdes acústicament en els oïts. La desorientación resultant provablement va dur al encallamiento.

Un tipo de sonar de mija freqüència ha segut relacionat en morts massives de cetáceos en tot lo món, i culpat pels ecologistes de dites morts. El 20 d'octubre de 2005 es va presentar una demanda en Santa Mónica (Califòrnia) contra l'Armada d'Estats Units per violar en les pràctiques de sonar vàries lleis migambientals, incloent la National Environmental Policy Act, la Marine Mammal Protection Act i la Endangered Species Act.

Sonar passiu

El sonar passiu detecta sense emetre. S'usa a sovint en instalacions militars, aixina mateix té aplicacions científiques, com detectar l'absència o presència de peixos en diversos entorns aquàtics.

Vore també: acústica passiva i radar passiu

Identificació de fonts sonores

El sonar passiu conta en una àmplia varietat de tècniques per a identificar la font d'un sò detectat. Per eixemples, els bucs nortamericans solen contar en motors de corrent alterna de 60 Hz. Si els transformadorés o generador es monten sense el degut aïllament de la vibració respecte al caixco o s'inunden, el sò de 60 Hz del motor pot ser emés pel buc, lo que pot ajudar a identificar la seua nacionalitat, puix la majoria de submarins europeus conten en sistemes a 50 Hz. Les fonts de sò intermitents (com la caiguda d'una clau anglesa) també poden detectar-se en equips de sonar passiu. Recentment, l'identificació d'una senyal era realisada per un operador segons la seua experiència i entrenament, pero actualment s'usen ordenadors per a este comés.

Els sistemes de sonar passiu poden contar en una gran base de senyes sónica, si be la classificació final sol ser realisada manualment per l'operador de sonar. Un sistema informàtic usa a sovint esta base de senyes per a identificar classes de barcos, accions (per eixemple, la velocitat d'un buc, o el tipo d'arma disparada), i inclús barcos particulars. l'Oficina d'Inteligència Naval nortamericana publica i actualisa constantment classificacions de sons.

Llimitacions per soroll

El sonar passiu sol tindre severes llimitacions per culpa del soroll generat pels motors i l'hèliç. Per este motiu molts submarins són impulsats per reactors nuclears que poden refrigerar-se sense bombes, usant sistemes de convecció silenciosos, o per cèlules de combustible o bateries, que també són silencioses. Els propulsorés dels submarins també es dissenyen i construïxen de manera que emeten el menor soroll possible. La propulsió a alta velocitat sol crear diminutes bombetes d'aire, fenomen que es coneix com cavitación i té un sò característic.

Els hidrófonos del sonar poden remolcar-se darrere del barco o submarí per a reduir l'efecte del soroll generat pel propi aigua. Les unitats remolcades també combaten la termoclina, ya que pot ajustar-se la seua altura per a evitar quedar en esta zona.

La majoria dels sonares passius usaven una representació bidimensional. La direcció horisontal de la mateixa era la marcació i la vertical la freqüència, o a voltes el temps. Una atra tècnica de representació era codificar en colors l'informació freqüència-temps de la marcació. Les pantalles més recents són generades per ordenadors i imiten les típiques pantalles indicadores de posició dels radarés.

Aplicacions militars

La guerra naval fa un us extensiu del sonar. S'usen els dos tipos descrits anteriorment, des de vàries plataformes: bucs de superfície, aeronaus i instalacions fixes. L'utilitat dels sonares actius i passius depén de les característiques del soroll radiado pel blanc, generalment un submarí. Encara que en la Segona Guerra Mundial es va usar principalment el sonar actiu, llevat per part dels submarins, en l'arribada dels sorollosos submarins nuclears es va preferir el sonar passiu per a la detecció inicial. A mida que els submarins es feyen més silenciosos es va ser usant més el sonar actiu.

El sonar actiu és extremadament útil ya que proporciona la posició exacta d'un objecte. El seu us és no obstant alguna cosa perillós, ya que no permet identificar el blanc i qualsevol buc propenc a la senyal emesa la detectarà. Això permet identificar fàcilment el tipo de sonar (normalment per la seua freqüència) i la seua posició (per la potència de l'ona sonora). Més encara, el sonar actiu permet a l'usuari detectar objectes dins en un determinat alcanç, pero també permet que atres plataformes detecten el sonar actiu des d'una distància molt major.

Degut a que el sonar actiu no permet una identificació exacta i és molt sorollós, este tipo de detecció s'usa des de plataformes ràpides (avions i helicòpters) o sorolloses (la majoria de bucs de superfícies), pero rara volta des de submarins. Quan un sonar actiu s'usa en superfície, sol activar-se molt breument en periodos intermitents, per a reduir el risc de detecció pel sonar passiu d'un enemic. Aixina, el sonar actiu sol considerar-se un respal del passiu. En les aeronaus el sonar actiu s'usa en sonoboyas desechables que es llancen sobre la zona a patrullar o prop dels contactes d'un possible enemic.

El sonar passiu escolta els sorolls per lo que té ventages evidents sobre l'actiu. Generalment té un alcanç molt major que l'actiu i permet l'identificació del blanc. Ya que qualsevol vehícul de motor fa una miqueta de soroll, terminarà sent detectat, depenent només de la cantitat de soroll emés i del present en la zona, aixina com la tecnologia usada. En un submarí, el sonar passiu montat a proa detecta en uns 270º respecte al centre del buc, la matriu montada en el caixco, uns 160º a cada costat, i la matriu de la torreta en els 360º. Les zones cegues es deuen a la pròpia interferència del buc. Quan es detecta una senyal en certa direcció (lo que significa que alguna cosa fa soroll en dita direcció, a lo que es diu detecció de banda ampla) és possible enfocar i analisar la senyal rebre (anàlisis de banda estreta). Açò se sol fer usant una transformada de Fourier per a mostrar les diferents freqüències que formen el sò. Ya que cada motor fa un soroll específic, és fàcil identificar l'objecte.

Un atre us del sonar passiu és determinar la trayectòria del blanc. Este procés es diu Anàlisis del Moviment del Blanco (TMA, Target Motion Analysis), i permet calcular l'alcanç, curs i velocitat del blanc. El TMA es realisa marcant des de quina direcció procedix el sò en moments diferents, i comparant el moviment en el del buc del propi operador. Els canvis en el moviment relatiu s'analisen usant tècniques geomètriques estàndar junt en algunes #assunció respecte als casos llímit.

El sonar passiu és furtivo i molt útil, pero requerix components molt sofisticats i cars (filtres de pas de banda, receptors, ordenadors, software d'anàlisis, etcétera). Sol equipar-se en barcos cars per a millorar la detecció. Els bucs de superfície ho usen eficaçment, pero és inclús millor usat en submarís i també s'ampra en avions i helicòpters.

Sonar antisubmarino

Fins fa poc, els sonares en barcos de superfície solien montar-se sobre el caixco, als costats o en la proa. Pronte es va determinar despuix dels seus primers usos que es necessitava un mig de reduir el soroll de la navegació. Primer es va usar llenç montat en un marc, i després proteccions d'acer. Actualment els domo solen fer-se de plàstic reforçat o goma presurizada. Estos sonares són principalment actius, com per eixemple el SQS-56.

Algunes característiques dels sonares de bucs de superfície més moderns són les següents:

• Transmissió i recepció en Baixa freqüència. En açò es conseguix major alcanç ya que les pèrdues per propagació del sò aumenten en la freqüència.
• Detecció passiva i activa simultànea. Açò permet la detecció de submarins i de torpedos al mateix temps.
• Transmissions OMNI, directiva-rotativa o combinació d'abdós; permetent detecció de blancs propencs i un atre lluntans simultàneament en combinar la menuda zona morta de la transmissió OMNI en l'alt nivell de potència emés per la transmissió directiva.
• Estabilisació i control dels fas de transmissió/recepció lo que fa millorar el llindar de detecció i treballar tant en aigües profundes com en llitorals.
• Transmissions FM mesclades en CW per a detecció de contactes en doppler baix i alt simultàneament.

Un eixemple és el més modern sonar de l'Armada Espanyola, el LWHP53SN desenrollat per Indra Sistemes i Lockheed Martin instalat en la fragata Cristóbal Colón (F-105), que incorpora totes estes característiques.

Pels problemes del soroll dels barcos també s'ampren sonares remolcats. Estos també tenen la ventaja de poder situar-se a major profunditat. No obstant, existixen llimitacions al seu us en aigües poc profundes. Un problema és que els cabrestantes necessaris per a llançar i recuperar estos sonares són grans i cars. Un eixemple d'este tipo de sonares és el Sonar 2087 fabricat per Thales Underwater Systems.

Torpedo sonar

Els torpedos moderns solen incloure un sonar actiu/passiu, que pot usar-se per a localisar directament el blanc, pero també per a seguir esteles. Un eixemple pioner d'este tipo de torpedos és el Mark 37.

Mina sonar

Artícul principal → Mina acústica.

Les mines poden incorporar un sonar per a detectar, localisar i reconéixer el seu blanc. Un eixemple és la mina CAPTOR.

Sonar antiminas

El sonar antiminas (MCM, Mine Countermeasure) és un tipo especialisat de sonar usat per a detectar objectes menuts. La majoria d'ells es monten en el caixco, sent un eixemple el Tipo 2093.

Sonar submarí

Els submarins confien en el sonar molt més que els barcos de superfície, que no poden usar-ho a gran profunditat. Estos equips poden montar-se en el caixco o ser remolcats. Ademés, són molt útils en qüestions oceanogràfiques.

Sonar aéreu

Els helicòpters poden usar-se per a la lluita antisubmarina desplegant camps de sonoboyas actives/passives o amprat un sonar sumergible, com el AQS-13. Els avions convencionals també poden llançar sonoboyas, tenint més autonomia i capacitat per a això. El procés de les senyes arreplegades per estos equips pot realisar-se en l'aeronau o en un barco. Els helicòpters també s'han usat en missions de contramedidas front a les mines, usant sonares remolcats com l'AQS-20A.

Contramedidas

Poden ser remolcades o independents. Un eixemple pioner va ser el Sieglinde alemà.

Comunicacions subaquàtiques

Els barcos i submarins van equipats en sonares especials per a la comunicació submarina. Un estàndar OTAN permet que els diferents tipos interactuen. Un eixemple d'estos equips és el Sonar 2008.Est és un dels més importants

Vigilància marina

Durant molts anys els Estats Units va operar un gran conjunt de matrius de sonar passiu en varis punts dels oceans del món, cridat colectivament SOSUS (Sound Surveillance System, ‘sistema de vigilància sonora’) i més tarde IUSS (Integrated Undersea Surveillance System, ‘sistema integrat de vigilància submarina’). Es creu que un sistema paregut va ser operat per l'Unió Soviètica. En ser utilisades matrius montades permanentment en el fondo de l'oceà, se situaven en llocs molt silenciosos per a conseguir grans #alcanç. El processament de senyals es realisava utilisant grans computadors en terra. En el final de la Guerra Freda una matriu SOSUS ha segut destinada a us científic.

Seguritat submarina

El sonar pot usar-se per a detectar hòmens-granota i uns atres buceadores. Açò pot ser necessari al voltant de barcos o en les entrades dels ports. El sonar actiu també pot usar-se com a mecanisme dissuasori. Un eixemple d'estos equips és el Cerberus.

Sonar d'interceptació

Este sonar es dissenya per a detectar i localisar les transmissions de sonares hostils. Un eixemple és el Tipo 2082 equipat en els submarins de classe Vanguard.

Aplicacions civils

Aplicacions peixqueres

La peixca és una important indústria subjecta a una demanda creixent, pero el volum de captures mundial cau com a resultat d'una major escassea de recursos. L'indústria s'enfronta a un futur de consolidació mundial contínua fins que pot alcançar-se un punt de sostenibilitat. No obstant, la consolidació de les flotes peixqueres ha carrejat una creixent demanda de sofisticats equips electrònics de localisació peixquera tals com a sensors, emissors i sonares. Històricament, els peixcadors han usat moltes tècniques diferents per a localisar bancs de peixos. No obstant, la tecnologia acústica ha segut una de les forces més importants despuix del desenroll dels peixquers comercials moderns.

Les ones sonores viagen de forma diferent a través dels peixos que per aigües netes degut a que la bufa natatoria reblix d'aire d'estos té una densitat diferent a la de l'aigua marina. Esta diferència de densitat permet la detecció de bancs de peixos usant el sò reflectit. Actualment, els peixquers comercials depenen casi completament dels equips acústics per a detectar peixos.

Companyies com Marport Canada, Wesmar, Furuno, Krupp i Simrad fabriquen sonares i instruments acústics per a l'indústria peixquera. Per eixemple, els sensors de rets prenen vàries mides baix l'aigua i transmeten l'informació fins a un receptor a bordo. Cada sensor va equipat en un o més transductores acústics depenent de la seua funció concreta. Les senyes es transmeten usant telemetría acústica i es reben en un hidrófono montat en el caixco. Les senyals es processen i mostren en un monitor d'alta resolució.

Càlcul de profunditat

Emetent ones sonores directament cap al fondo i registrant l'eco de tornada és possible calcular la profunditat, ya que la velocitat del sò en l'aigua és més o menys estable en un ranc de profunditats menut.

Localisació de rets

S'ampren equips acústics montats sobre les rets, que transmeten l'informació registrada per cable o telemetría acústica al buc peixquer. Aixina se sap en exactitut la distància de la ret al fondo i la superfície, la cantitat de peix dins de la mateixa, i atres senyes rellevants.

Càlcul de la velocitat del buc

S'han desenrollat sonares per a medir la velocitat del barco relativa a l'aigua i al fondo marí.

Sonares ROV/UUV

S'han equipat menuts sonares en ROVs i UUVs per a permetre el seu funcionament en condicions de baixa visibilitat. Estos sonares s'usen per a explorar per davant del vehícul.

Localisació d'aeronaus

Les aeronaus s'equipen en sonares que funcionen com boyas per a permetre la seua localisació en cas d'un accident en l'mar.

Aplicacions científiques

Estimació de la biomassa

Poden usar-se sonares per a estimar la biomassa present en una regió aquàtica, en funció del reflex sonor tornat per esta. La principal diferència en els equips de localisació peixquera és que l'anàlisis hidroacústico quantitatiu requerix que les mides es realisen en un equip lo suficientment sensible i ben calibrat com per a obtindre mides fiables.

Els equips hidroacústicos proveïxen un método repetible i no invasivo d'arreplegar senyes contínues i d'alta resolució (per baix del metro) en seccions tridimensionals, lo que permet medir l'abundància i distribució dels recursos peixquers.

Etiquetes acústiques

Per a seguir els moviments de peixos, ballenes, etcétera pot acoplar-se a un animal un dispositiu acústic que emeta polsos a certs intervals, possiblement codificant, per eixemple, la profunditat.

Mida d'ones

Un transductor acústic vertical montat en el fondo marí o sobre una plataforma pot usar-se per a realisar mides del to i molècules de les ones. D'açò poden derivar-se estadístiques de les condicions en la superfície d'una ubicació donada.

Mida de la velocitat de l'aigua

S'han desenrollat sonares de curt alcanç especials per a permetre la mida de la velocitat de l'aigua, al buit.

Determinació del tipo de fondo

S'han desenrollat sonares que poden usar-se per a caracterisar el fondo marí: fango, arena, grava, rovines, etcétera. Açò sol conseguir-se comparant les tornades directes i reflectits pel fondo.

Càlcul de la topografia del fondo

Artícul principal → Sonar d'agranada lateral.

Els sonares d'agranada lateral poden usar-se per a confeccionar senyes de la topografia d'una zona. Sonares de baixa freqüència com GLORIA han segut usats en l'exploració de la plataforma continental mentres els de major freqüència s'ampren per a exploracions detallades de zones més menudes.

Caracterisació del subsol marí

S'han desenrollat potents sonares de baixa freqüència per a permetre la caracterisació de les capes superficials del fondo marí.

Sonar d'obertura sintètica

Artícul principal → Sonar d'obertura sintètica.

Diversos sonares d'obertura sintètica han segut construïts en laboratori i alguns han aplegat a usar-se en sistemes de busca i eliminació de mines de grafit.

Arqueologia subaquàtica

Detecció de derelictes i jaciments subaquàtics i la seua localisació en el fondo marí.

Bibliografia

• Hackmann, Willem D. Seek & Strike: Sonar, Anti-submarine Warfare, and the Royal Navy, 1914-54. (Londres: HMSO, 1984)
• Hackmann, Willem D. «Sonar Research and Naval Warfare 1914-1954: A Case Study of a Twentieth-Century Science.» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 16#1 (1986) 83-110