Sonido de eco - Echo sounding

Ilustración del eco que suena usando una ecosonda multihaz .

El sondeo de eco es un tipo de sonar que se utiliza para determinar la profundidad del agua mediante la transmisión de ondas acústicas al agua. Se registra el intervalo de tiempo entre la emisión y el retorno de un pulso, que se utiliza para determinar la profundidad del agua junto con la velocidad del sonido en el agua en ese momento. Esta información se utiliza normalmente para fines de navegación o para obtener profundidades con fines cartográficos . El eco sondeo también puede referirse a las "ecosondas" hidroacústicas definidas como sonido activo en el agua (sonar) que se utiliza para estudiar peces. Las evaluaciones hidroacústicas han empleado tradicionalmente encuestas móviles desde barcos para evaluar la biomasa de los peces y las distribuciones espaciales. Por el contrario, las técnicas de ubicación fija utilizan transductores estacionarios para monitorear el paso de los peces.

La palabra que suena se usa para todo tipo de medidas de profundidad, incluidas aquellas que no usan sonido , y su origen no está relacionado con la palabra sonido en el sentido de ruido o tonos. El sondeo de eco es un método más rápido para medir la profundidad que la técnica anterior de bajar una línea de sondeo hasta que tocó fondo.

Técnica

Diagrama que muestra el principio básico del eco sondeo

La distancia se mide multiplicando la mitad del tiempo desde el pulso de salida de la señal hasta su retorno por la velocidad del sonido en el agua , que es aproximadamente 1,5 kilómetros por segundo [T ÷ 2 × (4700 pies por segundo o 1,5 kilos por segundo)] Para En aplicaciones precisas de ecosondas, como la hidrografía , la velocidad del sonido también debe medirse normalmente mediante el despliegue de una sonda de velocidad del sonido en el agua. El eco sondeo es efectivamente una aplicación de propósito especial del sonar que se usa para localizar el fondo. Dado que una unidad tradicional de profundidad del agua anterior al SI era la brazas , un instrumento utilizado para determinar la profundidad del agua a veces se denomina brazas . El primer fonómetro práctico fue inventado por Herbert Grove Dorsey y patentado en 1928.

La mayoría de las profundidades oceánicas cartografiadas utilizan una velocidad de sonido promedio o estándar. Cuando se requiera una mayor precisión, se pueden aplicar estándares promedio e incluso estacionales a las regiones oceánicas. Para profundidades de alta precisión, generalmente restringidas a estudios científicos o con fines especiales, se puede bajar un sensor para medir la temperatura, la presión y la salinidad. Estos factores se utilizan para calcular la velocidad del sonido real en la columna de agua local. Esta última técnica es utilizada regularmente por la Oficina de Estudios Costeros de los EE. UU. Para los estudios de navegación de las aguas costeras de los EE. UU. Consulte el Manual de procedimientos de campo de la NOAA, sitio web de la Oficina de encuestas costeras ( http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/fpm/fpm.htm ).

Uso común

Además de una ayuda para la navegación (la mayoría de los barcos más grandes tendrán al menos una sonda de profundidad simple), el eco sondeo se usa comúnmente para pescar . Las variaciones en la elevación a menudo representan lugares donde se congregan los peces. También se registrarán bancos de peces. Una sonda es un dispositivo con ecosonda utilizado tanto por los pescadores deportivos y comerciales.

Hidrografía

En áreas donde se requiere batimetría detallada , se puede utilizar una ecosonda precisa para el trabajo de hidrografía. Hay muchas consideraciones al evaluar un sistema de este tipo, que no se limitan a la precisión vertical, la resolución, el ancho del haz acústico del haz de transmisión / recepción y la frecuencia acústica del transductor .

Un ejemplo de ecosonda de precisión de doble frecuencia, el Teledyne Odom MkIII

La mayoría de las ecosondas hidrográficas son de doble frecuencia, lo que significa que un pulso de baja frecuencia (típicamente alrededor de 24 kHz) se puede transmitir al mismo tiempo que un pulso de alta frecuencia (típicamente alrededor de 200 kHz). Como las dos frecuencias son discretas, las dos señales de retorno no suelen interferir entre sí. Existen muchas ventajas de la ecosonda de doble frecuencia, incluida la capacidad de identificar una capa de vegetación o una capa de lodo blando sobre una capa de roca.

Una captura de pantalla de la diferencia entre los ecogramas de frecuencia simple y dual

La mayoría de las operaciones hidrográficas utilizan un transductor de 200 kHz, que es adecuado para trabajos costeros de hasta 100 metros de profundidad. El agua más profunda requiere un transductor de frecuencia más baja, ya que la señal acústica de frecuencias más bajas es menos susceptible a la atenuación en la columna de agua. Las frecuencias comúnmente utilizadas para sondeos en aguas profundas son 33 kHz y 24 kHz.

El ancho de haz del transductor también es una consideración para el hidrógrafo, ya que para obtener la mejor resolución de los datos recopilados es preferible un ancho de haz estrecho. Cuanto mayor sea la frecuencia de funcionamiento, más estrecho será el ancho del haz. Por lo tanto, es especialmente importante cuando se sondea en aguas profundas, ya que la huella resultante del pulso acústico puede ser muy grande una vez que alcanza un fondo marino distante.

Una ecosonda multihaz multiespectral es una extensión de una ecosonda de haz vertical de frecuencia dual en eso, además de medir dos sondeos directamente debajo del sonar en dos frecuencias diferentes; Mide múltiples sondeos en múltiples frecuencias, en múltiples ángulos de pastoreo diferentes y en múltiples ubicaciones diferentes en el lecho marino. Estos sistemas se detallan más en la sección denominada ecosonda multihaz .

Las ecosondas se utilizan en aplicaciones de laboratorio para monitorear el transporte de sedimentos, procesos de socavación y erosión en modelos a escala (modelos hidráulicos, canales, etc.). También se pueden utilizar para crear gráficos de contornos 3D.

Estándares para sondeo de eco hidrográfico

La precisión y exactitud requeridas de la ecosonda hidrográfica está definida por los requisitos de la Organización Hidrográfica Internacional (OHI) para los levantamientos que se realizarán según las normas de la OHI. Estos valores están contenidos en la publicación S44 de la OHI.

Para cumplir con estos estándares, el topógrafo debe considerar no solo la precisión vertical y horizontal de la ecosonda y el transductor, sino también el sistema de levantamiento en su conjunto. Se puede usar un sensor de movimiento, específicamente el componente de elevación (en ecosonda de haz único) para reducir los sondeos del movimiento de la embarcación experimentado en la superficie del agua. Una vez que se establezcan todas las incertidumbres de cada sensor, el hidrógrafo creará un presupuesto de incertidumbre para determinar si el sistema de levantamiento cumple con los requisitos establecidos por la OHI.

Las diferentes organizaciones hidrográficas tendrán su propio conjunto de procedimientos de campo y manuales para guiar a sus topógrafos a cumplir con los estándares requeridos. Dos ejemplos son la publicación EM110-2-1003 del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. Y el 'Manual de procedimientos de campo' de la NOAA.

Historia

El inventor alemán Alexander Behm recibió la patente alemana No. 282009 para la invención del eco sondeo (dispositivo para medir la profundidad del mar y las distancias y rumbos de barcos u obstáculos por medio de ondas sonoras reflejadas) el 22 de julio de 1913.

Una de las primeras unidades de sondeo de eco comerciales fue el Fessenden Fathometer, que utilizaba el oscilador Fessenden para generar ondas sonoras. Este fue instalado por primera vez por Submarine Signal Company en 1924 en el transatlántico M&M SS Berkshire.

Ver también

Referencias

enlaces externos

Medios relacionados con el sonido Echo en Wikimedia Commons