Sonar

Síntese Histórica

Desenvolvimento do sonar subaquático como instrumento de navegação e operações militares, após o afundamento do Titanic em 1912, levou inevitavelmente a aplicações em organismos marinhos. Na década de 1930, ecos de cardumes de peixes tinham sido detectados. Na década de 1940, foi observada a camada profunda de dispersão de som. A sua origem biológica em peixes mesopelágicos foi identificada na década de 1950. Ao mesmo tempo, as aplicações ao peixe comercial foram prosseguidas com vigor, e começaram a ser fabricadas tanto sonómetros científicos como sonoras de pesca.

A melhoria contínua da transdução permitiu a detecção de peixes individuais de certas espécies e tamanhos em intervalos de centenas de metros. A frequência ultra-sónica de 38 kHz estava a tornar-se um padrão nesta altura; subsequentemente demonstrou estar próxima do óptimo para se conseguir a detecção de peixes comercialmente importantes na presença de atenuação, devido à propagação e absorção esférica. Paralelamente aos estudos de dispersão de peixe único a frequências ultra-sónicas, foram feitos estudos de dispersão a frequências sónicas, especialmente para determinar a frequência de ressonância em peixes com bexiga natatória, que é uma medida de tamanho.

A integração do Echo foi introduzida em 1965 como instrumento para quantificar agregações de peixes em condições essencialmente arbitrárias de densidade numérica. Isto foi rapidamente desenvolvido, e tem sido usado rotineiramente em levantamentos da abundância de peixes desde cerca de 1975. A introdução da calibração de alvo padrão no início da década de 1980 serviu a causa da quantificação, fornecendo um método rápido e de alta precisão para permitir que os resultados da integração do eco fossem expressos em unidades físicas absolutas. Com poucas excepções, a calibração com alvo padrão tornou-se o método de escolha.

Sonar, com um ou mais feixes obliquamente orientados ou orientáveis, começou a encontrar aplicação comum nos anos 70 para a contagem de cardumes de peixes que poderiam não ser contados por um feixe de sonda de eco vertical. Este foi um desenvolvimento significativo para reconhecer a estreiteza do volume de amostragem de feixes de sonda de eco orientados verticalmente e a possibilidade de evitar reacções de peixes à plataforma do transdutor, tipicamente um recipiente de investigação.

Em outro desenvolvimento paralelo, o princípio Doppler foi explorado para medir a taxa de aproximação ou recessão dos alvos de peixes. Foram utilizados tanto feixes de ecos de orientação horizontal como feixes de sonar. As primeiras aplicações determinaram as velocidades de natação dos cardumes de pequenos peixes pelágicos e salmões individuais nos rios.

Aplicações da acústica aos peixes nos anos 70 foram acompanhadas por aplicações notáveis ao zooplâncton, se prosseguidas de forma menos intensiva devido a diferenças na importância comercial. Devido à enorme diversidade de espécies de zooplâncton em tamanho, forma e composição, reconheceu-se cedo que é necessária a insonificação numa faixa de frequências, mesmo para observação de rotina. Isto foi geralmente conseguido através da utilização de múltiplos transdutores ressonantes, mas os sonares genuinamente de banda larga estão também a revelar-se bem sucedidos na produção de espectros de eufemídios e copépodes individuais.

O reconhecimento da importância da largura de banda na dispersão pelo zooplâncton foi acompanhado pela apreciação do papel dos modelos interpretativos. Modelos de dispersão acústica foram desenvolvidos e aplicados aos peixes desde os anos 50 e ao zooplâncton desde os anos 70.

A transição das tecnologias analógicas para as digitais nos anos 70 facilitou o processamento de dados de eco. Isto tornou-se cada vez mais automatizado e sofisticado, mas sempre com o controlo do operador de decisões importantes através da interface homem-máquina.

Outros desenvolvimentos tecnológicos desde os anos 70 alargaram a gama de aplicações de dispersão acústica por organismos marinhos. Os transdutores de elementos múltiplos têm sido utilizados para determinar a localização e o movimento tridimensional, bem como a força do alvo, de animais individuais. Sonares compactos de alta frequência têm sido montados em aparelhos de captura de peixes para observar o comportamento dos peixes durante as operações de captura. Foram utilizados sonares de alta frequência orientáveis para rastrear cardumes de peixes durante a captura e para mapear as suas formas tridimensionais.

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