Nota: Esta página se refiere al dispositivo utilizado para medir la velocidad del sonido en el agua para su uso en hidrografía.
Una sonda de velocidad del sonido es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad del sonido, específicamente en la columna de agua, con fines de investigación oceanográfica e hidrográfica.
Historia
El sondeo de profundidad inicial se logró utilizando sondeo de línea de plomo (o línea de sondeo ), donde un peso de plomo unido a un tramo de cuerda marcado con valores de profundidad. Como este método era de naturaleza mecánica, la única corrección que se aplicó al sondeo fue la reducción del sondeo para la altura de la marea. A mediados del siglo XX, se desarrollaron sistemas de sonar para permitir la medición de distancias submarinas utilizando el tiempo de viaje bidireccional de un pulso acústico. Esto permitió al topógrafo realizar muchos más sondeos en un período de tiempo determinado y requirió menos mano de obra que el uso de una línea de plomo.
Usar
Para muchas aplicaciones de sonar, se puede suponer que la velocidad del sonido es una velocidad media de 1500 metros por segundo. Sin embargo, la velocidad del sonido en el agua de mar puede variar de 1440 a 1570 metros por segundo. [1]
Como la relación entre la velocidad, el tiempo y la distancia son dependientes, para medir con precisión la distancia también se debe conocer el tiempo de transmisión para recibir y la velocidad del sonido en el agua con precisión. Hay dos métodos para lograrlo.
En primer lugar, el topógrafo puede usar una barra de metal llena de aire bajada debajo del transductor, unida en cada extremo por una cuerda marcada con valores de profundidad. Si se puede suponer que los valores de la cuerda son correctos, entonces la barra se baja a intervalos de profundidad establecidos y se observa en la traza de la ecosonda . Los valores de la profundidad de la ecosonda se pueden graficar contra la profundidad "verdadera" de la barra. Cualquier valor de compensación fijo se atribuiría entonces a una corrección de valor de borrador, y cualquier cambio de gradiente observado es el resultado de una diferencia en la velocidad del sonido. Este método se denomina "Comprobación de barra" y lo realiza el topógrafo antes de recopilar datos.
En segundo lugar, el topógrafo puede utilizar una sonda de velocidad del sonido que se puede bajar al agua en el área que se estudiará para medir la velocidad real del sonido. Esto tiene la ventaja de ser más rápido que una verificación de barra y se puede realizar cuando hay movimiento de la embarcación debido al oleaje y el mar, aunque cualquier desviación de calado de la embarcación no se identifica con este método.
Teoría de operación
Hay dos métodos comunes para obtener la velocidad del sonido en el agua utilizando el método de la sonda.
En primer lugar, las tres variables principales que afectan la velocidad del sonido se pueden medir utilizando una sonda de conductividad, temperatura y profundidad (sonda CTD). Este instrumento puede determinar las variables de salinidad, temperatura y presión, y luego calcular la velocidad del sonido del agua usando una de las muchas fórmulas disponibles. [2]
En segundo lugar, la velocidad del sonido puede medirse directamente utilizando un pequeño transductor acústico y una superficie reflectante, montados a una distancia conocida del centro acústico del transductor. Si se conoce la distancia desde el transductor al reflector, y se conoce el tiempo transcurrido desde la transmisión hasta el pulso de recepción, entonces se puede calcular la velocidad del sonido en el agua. Los transductores utilizados en las sondas de velocidad del sonido suelen ser de alta frecuencia (alrededor de 1 a 4 MHz) ya que las distancias de transmisión y recepción son lo suficientemente cercanas como para mitigar cualquier pérdida de absorción significativa.
Referencias
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2011 . Consultado el 18 de abril de 2011 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ), Atlas de los océanos de la ONU, propiedades físicas y químicas del agua de mar.
- ^ Del Grosso, VA (1974). "Nueva ecuación para la velocidad del sonido en aguas naturales (con comparaciones con otras ecuaciones)". La Revista de la Sociedad Estadounidense de Acústica . 56 (4): 1084–1091. doi : 10.1121 / 1.1903388 .