Eco soando - Echo sounding

Ilustração de eco soando usando uma sonda multifeixe .

A eco-sondagem é um tipo de sonar usado para determinar a profundidade da água, transmitindo ondas acústicas para a água. É registrado o intervalo de tempo entre a emissão e o retorno de um pulso, que é usado para determinar a profundidade da água junto com a velocidade do som na água naquele momento. Essas informações são normalmente usadas para fins de navegação ou para obter profundidades para fins de mapeamento . Eco-sondagem também pode se referir a "ecobatímetros" hidroacústicos definidos como som ativo na água (sonar) usado para estudar peixes. Avaliações hidroacústicas têm tradicionalmente empregado pesquisas móveis de barcos para avaliar a biomassa de peixes e sua distribuição espacial. Por outro lado, as técnicas de localização fixa usam transdutores estacionários para monitorar a passagem dos peixes.

A palavra soando é usada para todos os tipos de medidas de profundidade, incluindo aquelas que não usam som , e não está relacionada em sua origem à palavra som no sentido de ruído ou tons. A sondagem do eco é um método mais rápido de medir a profundidade do que a técnica anterior de abaixar uma linha de sondagem até que ela toque o fundo.

Técnica

Diagrama mostrando o princípio básico da emissão de eco

A distância é medida multiplicando a metade do tempo desde o pulso de saída do sinal até seu retorno pela velocidade do som na água , que é de aproximadamente 1,5 quilômetros por segundo [T ÷ 2 × (4700 pés por segundo ou 1,5 quilômetro por segundo)] Para Para aplicações precisas de eco- sonorização , como hidrografia , a velocidade do som também deve ser medida, normalmente, implantando-se uma sonda de velocidade do som na água. A sondagem de eco é efetivamente uma aplicação de sonar de propósito especial usado para localizar o fundo. Uma vez que uma unidade tradicional pré- SI de profundidade da água era a braça , um instrumento usado para determinar a profundidade da água às vezes é chamado de fathometro . O primeiro fatômetro prático foi inventado por Herbert Grove Dorsey e patenteado em 1928.

A maioria das profundidades oceânicas mapeadas usa uma velocidade de som média ou padrão. Onde uma maior precisão é necessária, a média e até mesmo os padrões sazonais podem ser aplicados às regiões oceânicas. Para profundidades de alta precisão, geralmente restritas a propósitos especiais ou pesquisas científicas, um sensor pode ser abaixado para medir a temperatura, pressão e salinidade. Esses fatores são usados ​​para calcular a velocidade real do som na coluna de água local. Esta última técnica é regularmente usada pelo US Office of Coast Survey para pesquisas de navegação nas águas costeiras dos Estados Unidos. Consulte o Manual de procedimentos de campo da NOAA, site do Office of Coast Survey ( http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/fpm/fpm.htm ).

Uso comum

Bem como um auxílio à navegação (a maioria dos navios maiores terá pelo menos uma sonda de profundidade simples), a sondagem de eco é comumente usada para pesca . Variações na elevação geralmente representam locais onde os peixes se reúnem. Cardumes de peixes também serão registrados. Um localizador de cardumes é um dispositivo de ressonância utilizado tanto por pescadores recreativos quanto comerciais.

Hidrografia

Em áreas onde a batimetria detalhada é necessária, um ecobatímetro de precisão pode ser usado para o trabalho de hidrografia. Existem muitas considerações ao avaliar tal sistema, não se limitando à precisão vertical, resolução, largura do feixe acústico do feixe de transmissão / recepção e a frequência acústica do transdutor .

Um exemplo de uma eco- sonda de dupla frequência de precisão, a Teledyne Odom MkIII

A maioria dos ecossondadores hidrográficos são de dupla frequência, o que significa que um pulso de baixa frequência (normalmente em torno de 24 kHz) pode ser transmitido ao mesmo tempo que um pulso de alta frequência (normalmente em torno de 200 kHz). Como as duas frequências são discretas, os dois sinais de retorno normalmente não interferem um com o outro. Existem muitas vantagens na eco-sondagem de dupla frequência, incluindo a capacidade de identificar uma camada de vegetação ou uma camada de lama macia no topo de uma camada de rocha.

Uma captura de tela da diferença entre ecogramas de frequência única e dupla

A maioria das operações hidrográficas usa um transdutor de 200 kHz, que é adequado para trabalho costeiro de até 100 metros de profundidade. Água mais profunda requer um transdutor de frequência mais baixa, pois o sinal acústico de frequências mais baixas é menos suscetível à atenuação na coluna d'água. As frequências comumente usadas para sondagem em águas profundas são 33 kHz e 24 kHz.

A largura de feixe do transdutor também é uma consideração para o hidrógrafo, pois para obter a melhor resolução dos dados coletados, uma largura de feixe estreita é preferível. Quanto mais alta a frequência de operação, mais estreita é a largura do feixe. Portanto, é especialmente importante ao soar em águas profundas, pois a pegada resultante do pulso acústico pode ser muito grande quando atinge um fundo do mar distante.

Uma eco-sonda multiespectral multifeixe é uma extensão de uma eco-sonda de feixe vertical de frequência dupla, além de medir duas sondagens diretamente abaixo do sonar em duas frequências diferentes; ele mede várias sondagens em várias frequências, em vários ângulos de pastagem diferentes e em vários locais diferentes no fundo do mar. Esses sistemas são detalhados mais adiante na seção chamada eco sonda multifeixe .

Eco-sondas são usadas em aplicações de laboratório para monitorar o transporte de sedimentos, processos de limpeza e erosão em modelos em escala (modelos hidráulicos, calhas etc.). Eles também podem ser usados ​​para criar plotagens de contornos 3D.

Padrões para eco-sondagem hidrográfica

A precisão e exatidão exigidas do ecobatímetro hidrográfico são definidas pelos requisitos da Organização Hidrográfica Internacional (IHO) para levantamentos que devem ser realizados de acordo com os padrões da IHO. Esses valores estão contidos na publicação S44 da IHO.

Para atender a esses padrões, o topógrafo deve considerar não apenas a precisão vertical e horizontal do ecobatímetro e transdutor, mas o sistema de levantamento como um todo. Um sensor de movimento pode ser usado, especificamente o componente de elevação (em eco-sondagem de feixe único) para reduzir as sondagens para o movimento da embarcação experimentado na superfície da água. Assim que todas as incertezas de cada sensor forem estabelecidas, o hidrógrafo criará um orçamento de incerteza para determinar se o sistema de pesquisa atende aos requisitos estabelecidos pela IHO.

Diferentes organizações hidrográficas terão seu próprio conjunto de procedimentos de campo e manuais para orientar seus topógrafos para atender aos padrões exigidos. Dois exemplos são a publicação EM110-2-1003 do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e o 'Manual de Procedimentos de Campo' da NOAA.

História

O inventor alemão Alexander Behm recebeu a patente alemã nº 282009 para a invenção da sondagem de eco (dispositivo para medir profundidades do mar e distâncias e rumos de navios ou obstáculos por meio de ondas sonoras refletidas) em 22 de julho de 1913.

Uma das primeiras unidades comerciais de eco-sondagem foi o Fessenden Fathometer, que usava o oscilador Fessenden para gerar ondas sonoras. Este foi instalado pela primeira vez pela Submarine Signal Company em 1924 no forro M&M SS Berkshire.

Veja também

Referências

links externos

Mídia relacionada ao som de eco no Wikimedia Commons