Universitatea Politehnica Bucureti Facultatea Transporturi Catedra Telecomenzi si Electronica in Transporturi

SONARECHO SOUNDER-Sisteme de dirijare a traficului naval-

Student:Constantin Cristian Grupa 8414 SONARSonarul (SOund Navigation And Ranging) sau hidrolocator, este un aparat destinat descoperirii i determinrii de la suprafa a poziiei obiectelor (epavelor) aflate sub ap, funcionarea sa fiind bazat pe fenomenul de reflexie a undelor ultrascurte. Una din primele funcii a fost determinarea adncimii (distanei pn la fundul apei). Este folosit pe larg n navigaie i la pescuitul industrial.Navele militare le au n dotare pentru supravegherea situaiei subacvatice n special pentru depistarea submarinelor i vice-versa - submarinele folosesc sonarele pentru a evita o eventual apropiere de locuri periculoase i pentru a determina direcia i distana spre int. Unul din posturile importante pe submarin este cel hidroacustic.Exist mai multe tipuri de sonare, a cror funcionare depinde de modul n care opereaz traductorul ultrason: ntr-un singur plan (fie orizontal, fie vertical sau perpendicular pe direcia de deplasare) n dou plane (unul orizontal sau fix i altul vertical sau rotativ).Sonarele moderne utilizeaz o frecven normal de lucru de 100 kHz dar, datorit cerinelor diferite privind utilizarea acestora, au fost concepute i sonare cu frecvene de 50 kHz sau de 500 kHz, acestea din urm oferind o rezoluie mai nalt i detalii mai fine. Indiferent de tipul su, un sistem sonar este alctuit din cteva elemente de baz i anume: traductor ultrason remorcabil cablu de remorcare nregistrator grafic aflat pe ambarcaiunea de la suprafa.Dup principiul de funcionare ele se mpart n dou categorii: active i pasive.Sonarul activ emite unde de scurt durat care, ntlnind n calea sa diverse obstacole, sunt reflectate i recepionate de sonar.Sonarele pasive nu eman unde ci doar recepioneaz undele care se rspndesc prin ap. Sursa sunetelor n ap poate fi nu numai artificial - rotaiile elicelor (contactul paletelor cu apa), turaiile motoarelor ambarcaiunilor ci i natural - piscuitul delfinilor, perturbaiile apei. Frecvenele acustice utilizate n sistemele de sonar variaz de la foarte sczut ( infrasonic ) la extrem de ridicat ( ultrasunete ) . Studiul sunetului subacvatic este cunoscut ca acustica subacvatica sau hidroacustica .

Sonar activ

Sonarul activ folosete un emitor i un receptor de sunet . n cazul n care acestea sunt n acelai loc operatia se numeste monostatica . Cnd emitorul i receptorul sunt separate operatia este bistatica . Atunci cnd se folosesc mai multe emitoare ( sau mai multe receptoare ) , din nou separate spaial , este operaia este multistatica. . Cele mai multe sonare sunt folosite monostatic de multe ori pentru a fi utilizate pentru transmisie i recepie .

Sonarul activ creeaz un puls de sunet , adesea numit un " ping " , i apoi ascult de reflecii (ECHO) ale pulsului . Acest puls de sunet este n general creat electronic folosind un proiector sonar constnd dintr-un generator de semnal , amplificator de putere i un traductor electro- acustic. Un beamformer este de obicei folosit pentru a concentra puterea acustic ntr-un fascicul , care poate acoperi unghiurile de cutare cerute . In general , traductoarele electro-acustice sunt de tip Tonpilz i proiectarea lor pot fi optimizata pentru a obine eficien maxim peste lrgimea de band larg , pentru a optimiza performanele sistemului n ansamblu . Ocazional , pulsul acustic poate fi creat prin alte mijloace ,de exemplu, chimic cu explozivi , sau tunuri de aer sau surse de sunet cu plasm .

Pentru a msura distana pn la un obiect , timpul de transmitere a unui impuls pana la recepie este msurat i transformat ntr-o gam , cunoscand viteza sunetului . Pentru a msura relevmentul , se folosesc mai multe hidrofoane , iar setul msoar timpul de sosire n raport cu fiecare , sau cu o serie de hidrofoane , prin msurarea amplitudinii relative n fascicule formate printr-un proces numit formarea fasciculului . Utilizarea unei matrice reduce rspunsul spaial , astfel nct sa se foloseasca sisteme largi cu mai multe fascicule de acoperire . Semnalul int (dac este prezent),mpreun cu zgomotul este trecut apoi prin diferite forme de procesare a semnalului , care pentru sonare simple poate reprezenta doar msurarea energiei . Acesta este apoi prezentat unui dispozitiv a carui ieire este fie semnalul necesar,fie zgomot . Acest dispozitiv decizional poate fi un operator cu cti sau un ecran , sau n sonare mai sofisticate aceast funcie poate fi realizat prin software . Alte procedee pot fi efectuate pentru a clasifica si localiza tinta, precum i msurarea vitezei sale .

Pulsul poate fi la frecven constant sau un tarait de schimbare a frecvenei ( pentru a permite compresia impulsului la recepie ) . Sonarele simple folosesc in general primul filtru suficient de larg pentru a acoperi eventualele modificri Doppler datorate micarii tintei , n timp ce cele mai complexe includ o alta tehnica. Deoarece prelucrarea digital a devenit disponibila, compresia impulsului a fost pus n aplicare , de obicei, folosind tehnici de corelare digitale . Sonarele militare au adesea mai multe grinzi pentru a oferi acoperire rotunda n timp ce cele mai simple acoper doar un arc ngust , cu toate c fasciculul poate fi rotit , relativ lent , prin scanarea mecanic .

n special atunci cnd sunt utilizate simple transmisii frecven ,efectul Doppler poate fi folosit pentru a msura viteza radial a unei inte . Diferena de frecven dintre semnalul transmis i recepionat este msurat i transformat ntr-o vitez . Deoarece deplasrile Doppler pot fi introduse fie prin receptor sau micarea intei , alocarea trebuie s se fac pentru viteza radial a platformei de cutare .

Un sonar mic si util este similar ca aspect cu o lanterna impermeabila . Capul este introdus n ap , un buton este apsat,iar aparatul afieaz distana pn la int . O alt variant este un " Fishfinder ", care arat un ecran mic ,cu bancuri de peti.Unele sonare civile (care nu sunt proiectate pentru furt) apropie sonarele militare ca si capabilitati , cu displayuri destul de exotice si tridimensionale ale zonei de lng barc .

Cnd un sonar activ este utilizat pentru a msura distana de la traductor pana la tinta ,este cunoscut sub numele de echo sounding . Sonarul activ este ,de asemenea, folosit pentru a masura distanta prin intermediul apei dintre dou traductoare sau o combinaie a unui hidrofon ( microfon acustic subacvatic ) i proiector ( difuzor acustic subacvatic ). Pentru a msura distana , un traductor / proiector transmite un semnal de interogare i msoar timpul dintre aceast transmisie i primirea de alt rspunsul traductor / hidrofon . Aceast tehnic atunci cnd este utilizata cu mai multe traductoare / hidrofoane / proiectoare , se poate utiliza la calculul poziiilor relative ale obiectelor statice i n micare n ap .n situaii de lupt , un puls activ poate fi detectat de ctre un adversar i va dezvlui poziia submarinului .Un foarte directional , dar cu eficien sczut , tip de sonar ( utilizat la pescuit , militar , precum i pentru securitatea portuar ) face uz de o caracteristic neliniar complexa a apei cunoscuta sub numele de sonar non- linear , traductoarele virtuale fiind cunoscut ca o matrice parametrica .

Sonar pasiv

Sonarul pasiv ascult fr a transmite. Acesta este adesea folosit in setarile militare, dei este, de asemenea, utilizat n aplicaii tiinifice, de exemplu, detectarea petilor pentru studii ale prezentei/absentei, n diferite medii acvatice .n sens mai larg utilizarea acestui termen poate cuprinde orice tehnic analitic sonora generata de la distan, dei este de obicei limitat la tehnicile aplicate ntr-un mediu acvatic.

Identificarea surselor sunetelorSonarul pasiv are o mare varietate de tehnici pentru identificarea sursei unui sunet detectat . De exemplu , vasele americane opereaz de obicei la frecventa de 60 Hz curent alternativ . Dac transformatoare sau generatoare sunt montate fr izolaie corespunzatoare sau devin inundate vibraiile din, sunetul de 60 Hz poate fi emis de submarin sau nav . Acest lucru poate ajuta la identificarea naionalitii sale , ca cele mai multe submarine europene care opereaza 50 Hz curent alternativ. Pn destul de recent un operator cu experien era instruit pentru a identifica sunetul corespunzator , dar acum computerele pot face acest lucru .

Sistemele de sonar pasiv pot avea baze de date sonice mari , dar operatorul sonarului , de obicei, n cele din urm clasific semnalele manual . Un sistem informatic utilizeaz frecvent aceste baze de date pentru a identifica clase de nave , aciuni (de exemplu, viteza de o nav , sau de tipul de arm eliberat ),i chiar anumite nave . Publicaii de clasificare de sunete sunt furnizate i actualizate continuu de ctre Oficiul SUA a Inteligentei Navale .

Limite sonore

Sonarul pasiv pe vehicule este de obicei sever limitat , din cauza zgomotului generat de vehicul . Din acest motiv , multe submarine opereze reactoare nucleare , care pot fi rcite fr pompe , folosind convecie silentioasa, sau celule de combustibil sau baterii , care pot , de asemenea, executa silenios . Elicele sunt , de asemenea, proiectate i precis prelucrate pentru a emite zgomot minim .Elicea de mare vitez de obicei creeaza bule mici de multe ori n ap , i are un sunet distinct.

Hidrofoanele sonarelor pot fi cuplate n spatele navei sau submarinului pentru a reduce efectele zgomotului generat deambarcaiuni n sine .

Ecranul celor mai multe sonare pasive e folosit pentru a afia bidimensional . O alt tehnic de afiare este de culoare - cod si informatii legate de frecventa si timp. Mai multe ecrane recente sunt generate de computere , i imita un tip radar de poziie .Aplicatii

1.MilitareRzboiul naval modern, face utilizarea extensiv a sonarului, att pasiv i activ de la veliere, aeronave i instalaiile fixe. Dei sonarul activ a fost folosit de ctre ambarcaiunile de suprafa, n al doilea rzboi mondial, submarinele evitau utilizarea sonarului activ datorit potenialului de a dezvlui prezena i poziia lor la forele inamice. Cu toate acestea, apariia prelucrarii semnalului modern a permis utilizarea de sonar pasiv ca mijloc principal pentru operaiunile de cutare i de detectare. n 1987, o divizie a companiei japoneze Toshiba a vndut relatrilor maini Uniunii Sovietice, care a permis lamele lor de elice submarine s fie mcinate, astfel nct acestea au devenit radical mai silentioase, ceea ce dezvolta o nou generaie de submarine mai greu de detectat.Supravegherea oceanuluiTimp de muli ani, Statele Unite ale Americii au operat o serie mare de tablouri de sonare pasive la diferite puncte n oceanele lumii, numite colectiv Supravegherea Sistemului de Sunet (SOSUS) i mai trziu Sistemul Integrat de Supraveghere Subacvatica (IUSS). Un sistem similar este considerat a fi fost operat de ctre Uniunea Sovietic. Prelucrarea semnalului a fost realizat cu ajutorul calculatoarelor puternice la rm. Odat cu ncheierea Rzboiului Rece o gam SOSUS a fost predata pentru utilizarea tiinific.

Securitate subacvaticaSonarul poate fi folosit pentru a detecta scafandri. Acest lucru poate fi aplicabil n jurul nave sau la intrarile in porturi. Sonarul activ poate fi de asemenea folosit ca mecanism de descurajare. Un astfel de dispozitiv este sistemul Cerberus.Sonar de interceptieAcesta este un sonar proiectat pentru a detecta si localiza transmisiile sonarelor active ostile. Un exemplu n acest sens este cel de tip 2082 montat pe submarine de clas britanic Vanguard.TorpileTorpilele moderne sunt n general echipate cu un sonar activ / pasiv. Acest lucru poate fi utilizat pentru a directiona pe tinta torpilele. Un exemplu timpuriu de un omer acustic a fost torpila Mark 37 .MineMinele pot fi echipate cu un sonar pentru a detecta, localiza i a recunoaste inta necesara. Informaii suplimentare sunt oferite n mina acustica i un exemplu este mina CAPTOR.AeronaveElicopterele pot fi folosite pentru rzboiul antisubmarine prin desfurarea domeniilor de sonobuoys active / pasive sau poate funciona sonar de scufundare, cum ar fi AQS-13. Aeronavele cu arip fix poate implementa, de asemenea, sonobuoys i au chiar o rezistenta si capacitatea mai mare de a le implementa.2.CivilePescuitPescuitul este o industrie important in care se observa cererea n cretere, dar tonaj capturilor din lume este n scdere ca urmare a unor probleme grave de resurse. Industria se confrunt cu un viitor de consolidare la nivel mondial pn la un punct de durabilitate care poate fi atins. Cu toate acestea, consolidarea flotelor de pescuitare o cerere crescuta de electronice de indentificare a pestelui, cum ar fi senzorii, sirene i sonare. Din punct de vedere istoric, pescarii au folosit multe tehnici diferite pentru a gsi i recolta peti. Cu toate acestea, tehnologia acustic a fost una dintre cele mai importante fore motrice de dezvoltare a activitilor de pescuit comerciale moderne.Locatia vehiculelorSonarele care acioneaz ca balize sunt montate pe aeronav, pentru a permite amplasarea lor n cazul unui accident pe mare. Sonarele de referin scurte i lungi pot fi utilizate pentru intretinerea unei locatii, cum ar fi LBL.ROV and UUVSonare mici au fost montate pentru comand de la distan Vehicule operate prin telecomanda(ROV) si a Vehicule Subacvatice fara echipaj (UUV), pentru a permite funcionarea lor n condiii neprielnice. Aceste sonare sunt utilizate pentru cutarea n faa vehiculului.Pe termen lung sistemul de recunoatere a minelor este o UUV pentru scopuri MCM.Locatia panzelor de pescuitSirena de pe panza este un sonar cu un traductor montat partea din fata a plasei, nu pe fundul vasului. Cu toate acestea, pentru a se potrivi distana de la traductorul pana la unitatea de afiare,cteva mbuntiri trebuie fcute.

ECHO SOUNDEREcho sounderul este un tip de SONAR utilizat pentru a determina adncimea apei prin transmiterea impulsurilor sonore in apa. Intervalul de timp dintre emisie i napoiere a unui puls este nregistrat, care este folosit apoi pentru a determina adncimea apei, mpreun cu viteza sunetului din ap la momentul respectiv. Aceast informaie este apoi folosita de obicei pentru scopuri de navigaie sau n scopul de a obine adncimi n scopuri realizarii diagramelor. Echo sounderul se poate referi, de asemenea, la hidroacustice de tip"ecou sirene", definit ca sunetul activ din ap , folosit pentru a studia pete. Evalurile hidroacustice au angajat sondaje mobile de la brci pentru a evalua biomasa de pete i pentru a distribui eficient spaial. n schimb, tehnici pasive folosesc traductoare de staionare pentru a monitoriza petele in trecere.

Distana este msurat prin nmulirea jumatatii de timp de la pulsul de ieire a semnalul pana la ntoarcerea sa cu viteza sunetului n ap, care este de aproximativ 1,5 kilometri pe secund. Pentru aplicatii precise de echosounding, cum ar fi Hidrografia, viteza sunetului trebuie s fie, de asemenea, msurata de obicei, printr-o proba speciala n ap. Echo sondarea este efectiv o aplicaie special cu scop de sonar folosit pentru a localiza partea cea mai adanca a apelor. Din moment ce o unitate tradiional pre-SI de adncime a apei a fost Fathom, un instrument folosit pentru a determina adncimea apei este uneori numit un fathometer.

1.Uz comunLa fel de bine ca un ajutor pentru navigare (cele mai multe nave mai mari vor avea cel puin un sonar de adncime), echo soundingul este frecvent utilizat pentru pescuit. Variaiile n altitudine reprezint de multe ori locuri n care petii se adun.. Un Fishfinder este un dispozitiv de echo sounding utilizat de ctre ambele pescarii de agrement i comerciale.

2.Hidrografien zonele n care sunt necesare masuratori batimetrice detaliate, un sonar precis poate fi utilizat pentru activitatea de Hidrografie. Exist mai multe considerente atunci cnd se evalueaz un astfel de sistem, fr a se limita la acurateea vertical, rezoluiae , deschiderea acustic de transmisie / recepie a fascicul i frecvena acustic a traductorului.Majoritatea echosounderelor hidrografice sunt dubl frecven, ceea ce nseamn ca un puls de frecven joas (de obicei n jur de 24 kHz) poate fi transmis n acelai timp cu un puls de nalt frecven (de obicei n jur de 200 kHz).

Echosounder de precizie dubla frecventa

BIBLIOGRAFIEhttp://en.wikipedia.org/http://www.punaridge.org/