O que é o SONAR?

Anonim

SONAR é uma técnica que usa ondas sonoras para mapear ou localizar objetos no ambiente circundante. A premissa é bastante simples: primeiro, emitir um aglomerado de ondas sonoras na direção de um objeto. Enquanto algumas ondas serão refletidas, as ondas remanescentes serão refletidas de volta na direção do emissor.

Se você fosse inserir uma extremidade de um tubo em um mar enorme e colocar uma orelha na outra, você definitivamente se pareceria com um mergulhão. No entanto, você também ouviria o fraco gemido de navios e o canto de vários animais distantes nas vastas profundezas do oceano. Leonardo Da Vinci foi a primeira pessoa a realizar este experimento engenhoso (sem o medo de ser julgado) e descobriu esse fenômeno caprichoso. Ele havia implementado com sucesso o que hoje chamamos de SONAR.

Navegação Sonora e Variação

Um morcego voando enquanto o sol se põe. (Crédito da foto: satit_srihin / Shutterstock)

A premissa é bastante simples: primeiro, emitir um aglomerado de ondas sonoras na direção de um objeto. Enquanto algumas ondas serão refletidas, as ondas remanescentes serão refletidas de volta na direção do emissor. Com o conhecimento da velocidade do som e do tempo que passou antes que a onda fosse recuperada, um receptor hábil pode calcular a distância do objeto do emissor.

Enquanto o Sonar pode ser implementado ao ar livre, é conhecido por ser mais eficaz na água. Isso ocorre porque as ondas sonoras tendem a percorrer distâncias mais longas na água. Devido ao notável alcance do Sonar, as baleias podem discernir a forma e o movimento de objetos do tamanho de bolas de pingue-pongue a 15 metros de distância. Eles são conhecidos por confiar em Sonar ainda mais do que a visão para forragear e rastrear seus parentes.

Um bando de baleias. (Créditos das fotos: Catmando / Shutterstock)

SONAR ativo e passivo

Uma representação de como os navios usam o SONAR para mapear os seafloors.

Posteriormente, a primeira Guerra Mundial trouxe grandes avanços que abriram caminho para submarinos de vigilância subaquática e guerra. A vigilância subaquática implementa o que é conhecido como Sonar passivo - uma técnica que não requer seu próprio transmissor, pois implica ouvir ondas sonoras emitidas por outros transmissores. Isso significa ouvir os sons feitos por baleias e navios inimigos. A ferramenta simplesmente detecta as ondas sonoras que viajam em direção a ela. As máquinas, no entanto, não podem determinar as localizações desses transmissores sem a ajuda de outros dispositivos de escuta passivos. Eles trabalham em conjunto para triangular a localização de um transmissor, furtivamente, sem fazer sentir sua presença.

Os submarinos transmitem ondas sonoras e detectam objetos nas proximidades medindo o tempo decorrido entre a recepção do eco.

Por outro lado, os submarinos de guerra implementam o Sonar ativo - uma técnica que utiliza um receptor bem como um transmissor. Essa é a técnica que mais prontamente associamos ao Sonar. Os submarinos transmitem ondas sonoras e detectam objetos nas proximidades, medindo o tempo decorrido antes de receberem o eco. Além de apenas detectar a presença de um objeto, a ascensão gradual de ferramentas sofisticadas e superiores também nos permitiu identificar a forma, o tamanho e a orientação em detalhes excelentes.

O compromisso entre resolução e atenuação

No entanto, como as ondas refletidas são ondas espalhadas por um objeto, pode-se razoavelmente concluir que sua intensidade é diminuída em comparação com as ondas sonoras incidentes originais. A baixa intensidade das ondas recebidas torna as imagens escuras ou não adequadamente brilhantes. A qualidade de uma imagem, portanto, depende não apenas das capacidades da máquina, mas também dos aspectos do objeto e do terreno em que o mecanismo é implementado.

Por exemplo, objetos cobertos com superfícies mais escarpadas ou irregulares absorvem mais ondas sonoras do que objetos cobertos com superfícies regulares ou lisas. A propagação de ondas sonoras também pode ser afetada pela temperatura da água e pelas impurezas que ela promove. Resolução e alcance, por outro lado, são características que estão intimamente ligadas à frequência das ondas sonoras.

O som percorre distâncias maiores na água do que a luz ou ondas de rádio. (Crédito da foto: Seaphotoart / Shutterstock)

Ondas sonoras de baixa frequência, aquelas abaixo de 20kHz, geram baixa resolução, mas possuem faixas mais altas, pois é altamente improvável que sejam atenuadas por obstáculos entre elas. Pelo contrário, as ondas sonoras de alta frequência, aquelas com uma frequência superior a 100kHz, geram uma resolução fenomenal, mas são propensas a atenuação pesada. Um compromisso surge, de tal forma que a freqüência ideal deve ser cuidadosamente selecionada em proporção ao tamanho do detalhe desejado.

O sonar não é usado apenas para vigilância ou por submarinos de guerra; Ele também é usado por médicos para detectar cistos e células cancerígenas, um processo que é conhecido como ultra-sonografia. Os médicos se infiltram em seus pacientes com ondas sonoras que se espalham e ricocheteam no interior do corpo, permitindo-lhes detectar músculos e órgãos com muito mais detalhes do que os raios X permitem.

Perto do fim de O Cavaleiro das Trevas, Batman, em desespero, aplicou o conceito Sonar da Fox a todos os smartphones em Gotham para determinar a localização do Coringa.

Dispositivos de sonar também estão ligados às extremidades das redes de pesca, permitindo que os pescadores obtenham uma estimativa aproximada do peixe capturado na rede. Mesmo Batman não conseguiu resistir a usar o Sonar, embora de forma antiética, para pegar o evasivo Joker. Apesar da implementação irrealista ou improvável do Sonar, percebe-se quão substancial é a tecnologia.