Transductores de ecosondas (transducer)

Existe una amplia variedad de transductores disponibles para Ecosondas en el mercado. Todos se basan en el mismo principio, la definición mas básica seria que un transductor es un dispositivo que toma la energía de un fuete, la convierte a otra forma de energía y a continuación la envía hacia el objetivo inicial. Como por ejemplo en un sistema de amplificación de audio luego de  la conversión de sonido de un micrófono a señal eléctrica es enviada hacia los Parlantes. En el caso de los transductores marinos imagínese el mismo dispositivo puede actuar como micrófono y como altavoz. Una señal eléctrica se aplica al transductor desde la ecosonda, que  envía señal acústica  -ondas sonoras- através del agua. El transductor recibe los ecos reflejados de los objetos que estas ondas de sonido encuentran y son enviados como una señal eléctrica hacia la ecosonda, luego esta señal es procesada y mostrada como una imagen en la pantalla.

En la  imagen abajo se muestra la diferencia en ancho de haz de 50kHz y 200kHz. En este ejemplo, el haz más amplio de 50kHz mostrará beneficios para la detección de los peces que el estrecho haz de 200kHz puede perder.

Estructura de un transductor

El dispositivo físico dentro de un transductor que crea la onda de sonido es un disco piezoceramico llamado también  “elemento resonante”, cuando un voltaje es aplicado a este elemento este vibra (se distorsiona y reforma en una sucesión muy rápida).esta vibración se produce en una frecuencia especifica y crea una compresión de ondas o energía acústica (ondas de sonido). Estas ondas viajan  al exterior del elemento  en un patrón en forma de cono donde encuentra los objetivos en su camino.
Dado que esta energía acústica encuentra objetivos como peces o estructura de fondo, un haz puede ser atenuado (absorbido por el blanco), algunos retornan al transductor como un eco y otros se dispersan. Como el eco reflejado hace un  golpe en el transductor  esto causa una pequeña distorsión en el perfil del transductor. Esta distorsión en el cristal crea una pequeña fluctuación de voltaje que puede ser detectado y procesado por la ecosonda para finalmente luego visualizarla en la pantalla.
Midiendo el tiempo desde el momento  que la onda de sonido es generada hasta que retorne el eco reflejado, podemos tener una idea de la profundidad que se encuentra el objetivo. La fuerza o intensidad del eco reflejado puede decirnos sobre el tamaño y la densidad del objetivo.
Algunos transductores son referidos como un elemento-simple, esto  significa que contienen un disco Piezoceramico  único que vibra alternativamente a 50 Khz y 200 Khz utilizando ambas frecuencia de operación. Estos transductores son muy populares y son usados por su bajo costo.
Cuando un mejor rendimiento se requiere existen transductores de elementos múltiples que mejoran el rendimiento y la sensibilidad del equipo.
Un transductor de elemento-múltiple es aquel sus elementos separado  vibran individualmente en sus respectivas frecuencias. Algunos modelos de alta gama utilizan siete elementos, nueve o hasta incluso quince elementos de 50 Khz  junto con un elemento de gran diámetro de 200 Khz. el elemento dedicado a 200 Khz  ofrece una mayor sensibilidad  en aguas poco profundas, mientras que el area de  mayor superficie del elemento de 50 Khz  recibe ecos de aguas más profundas con mucho más claridad y detalle.

 

 

¿Que es Frecuencia?

Frecuencia se refiere al número de ondas de sonido que salen del transductor en cada segundo. Las ondas de sonido están formadas por pulsos de baja y alta presión  que viajan através de un medio determinado. La longitud de onda del sonido esta definido como la distancia entre dos pulsos sucesivos  de alta presión o dos pulsos sucesivos de baja presión. Por ejemplo cuando  un pulso eléctrico se aplica  a un transductor de 200 Khz el elemento vibra a una frecuencia de 200.000 ciclos por segundo, es decir 200.000 ondas de sonido individuales son transmitidos desde el elemento en cada segundo.

¿Por qué utilizar dos frecuencias?

Para aplicaciones recreacionales y deportes de pesca el uso de ambas frecuencias ofrece el equilibrio ideal de rendimiento en aguas superficiales y aguas profundas.
La frecuencia de 200 Khz produce imágenes nítidas en aguas poco profundas mientras que los 50 Khz permiten “ver” a más profundidad.
Además  existen ecosondas con otras frecuencias para aplicaciones de pesca en frecuencias de  28, 88,107 y 120 Khz.

 

 

El ancho de Haz

El ancho de haz de un transductor es un valor numérico que describe el ángulo efectivo de la onda sonora. Este valor se define como el ángulo entre el total de puntos en los que la energía acústica se ha reducido a la mitad de su valor máximo, que se conocen
como-3dB puntos. Este valor es importante porque determina
la zona en la que su ecosonda será capaz de «ver». Como la frecuencia aumenta el
haz se hará más estrecho, similar a centrar el haz de una linterna. A medida que ajustes
la lente, el haz de luz se centra y cubre un área más pequeña, entregando mas energia la blanco (objetivo). Esto es más una función del diseño del transductor en lugar de una propiedad inherentes de la frecuencia. Recuerde que  a frecuencias de longitudes de onda bajas pueden «ver» más profundo en el  agua. A frecuencia altas mejores vistas superficiales, etc.

Un impulso de gran potencia no siempre es necesario para detectar peces en aguas profundas, también se puede incrementar el rango de búsqueda en todas las frecuencias usando un transductor de ancho de haz angosto.

Un haz estrecho ofrece más energía en el blanco, lo que hace al eco más fuerte, por tanto  mejora la resolución de vista del objetivo, y la capacidad de «ver» en aguas más profundas.

Lóbulos laterales

La imagen abajo se ilustra un patrón típico de haz. Es una representación gráfica del patrón de la energía acústica, ya que se irradia desde el transductor. El centro representa el cono de la energía en la-3db puntos, lo que se conoce como el lóbulo principal, y es el foco de energía de los transductores. En esta imagen podemos ver que no toda la energía se concentra en el lóbulo principal. Parte  de la energía acústica se distribuyen en las partes en lo que se denominan lóbulos laterales, áreas fuera del haz  principal en el que se irradia un pequeño nivel de energía. Dado que esta energía es capaz de producir ecos de retorno de los objetos que encuentra, es posible recibir débiles señales  de los lóbulos laterales en aguas poco profundas.

Enmascaramiento del blanco

 Enmascaramiento del blanco es un fenómeno donde la energía acústica del transductor se encuentra en una plataforma que esta sólo parcialmente dentro del haz. Esto produce un eco que se envía de vuelta al transductor antes de que el eco devuelto por el mar, ya sea de fondo o de blanco de pescado. El resultado es que estos peces no serán objetivos discernibles en la pantalla de la ecosonda. Este fenómeno puede ocurrir con las trincheras, así como al viajar en los terrenos inclinados. También es posible coger un segundo eco de los fondos marinos, que se mostrará como un eco en la pantalla a una profundidad mayor que la plataforma.

Interferencia

 Cuando dos o más sonares/ecosonda están operando en lugares proximos y en la misma frecuencia, es posible que cada uno vuelva a recibir ecos  falsos del los otros transductores. En tales casos, el operador verá el ruido y lluvia, falsos retornos, varios fondos de vídeo u otras anomalías en la pantalla. Esto es más común en los alrededores de los puertos en las que puede haber múltiples ecosondas en funcionamiento en las mismas frecuencias. Por tanto las ecosondas vienen diseñadas con un circuito de rechazo de interferencia que se  utilizan en estos casos, es necesario utilizar con moderación esta función para evitar la eliminación de pequeños objetivos.

Selección de la ubicación de montaje del transductor

 Hay algunos puntos importantes que son importantes para cada instalación del transductor. El ruido acústico siempre está presente, y estas ondas de sonido pueden interferir con su operación de transductores. Ruido de ambiente (de fondo),
ruido de fuentes tales como olas, y otros buques no pueden ser controlados. Sin embargo, un cuidado en la selección de ubicación de montajes de los transductores puede reducir al mínimo los efectos de ruido generados por los buques de la hélice (s) y el eje (s), para otras máquinas, y otras ecosondas. Cuanto más bajo sea el nivel de ruido,
mayor será el ajuste de ganancia que podrá utilizar en la ecosonda.
Siempre seleccione una ubicación donde:

·        El agua siempre fluya en todo momento por el transductor y este  con un mínimo de turbulencia y burbujas

·        Exista  un mínimo de ángulo visible muerto

·        El haz del transductor no se vea dificultada por la quilla o hélice de eje (s)

·        haya suficiente espacio libre en el interior del buque para la alojar la base del transductor, evitar endurecimiento de los pernos de la base.

 

Por regla general, el transductor no debe ser ubicado cerca de una toma de agua o de descarga, directamente a popa , escaleras u otros obstáculos o irregularidades en el casco, o donde la pintura empiece erosionar (una indicación de turbulencia). El flujo de agua en toda la cara del transductor debe ser lo más suave posible
con el fin de obtener el mejor rendimiento, mientras se este navegando.

 

Fairing blocks

La finalidad de un Fairing blocks es  triple: para compensar el aumento de ángulos muertos en el casco, para reducir la resistencia, y para crear una superficie lisa para que el agua fluya limpia y sin turbulencia a través de la cara del transductor.
Cuando un fairing blocks está correctamente instalado, el  arrastre del barco se reduce al mínimo y el flujo de agua por la cara del transductor estará mas libre de burbujas y de la turbulencia.

Es de  forma alargada  y cuña  que hace que corte el agua en dos arroyos que fluyen a lo largo de sus lados hacia la final cónica, donde se reúnen. El resultado de una buena instalación  carenado  es un excelente rendimiento en la búsqueda  de pescado por encima de los 15 nudos.

 

Montaje através del casco (Through Hull)

Ese tipo de instalación exige que se corte un agujero en el casco, por lo que su instalación es relativamente simple. También son más difíciles de acceso para la limpieza periódica, que se podrá exigir más a menudo que un típico montaje en popa o con Fairing blocks.

 

Transom Mount (montaje en popa)

Este el método más simple de instalación del transductor y es más común entre los barcos más pequeños. El transductor está instalado en la popa, ligeramente por debajo de la línea de flotación. El transductor debe hacer frente a un ligero
ángulo hacia adelante a fin de reducir los efectos de la turbulencia del agua y burbujas.

 

Sobre el Casco (In-Hull or Shoot-Through)

Una tercera opción para montar su transductor es montado sobre  casco. Un transductor de casco se monta en el interior del casco. La señal del transductor ‘dispara a través de «la fibra de vidrio, por lo que no se  necesita cortar un agujero en el casco, aunque algunos tipos de casco puede necesitar ser limpios y  eliminar cualquier material de flotación. Cuando estén instalados los efectos de la turbulencia del agua y burbujas  se reducen al mínimo. Porque el transductor de la cara no toca el agua, no existe un verdadero mantenimiento relacionados con un transductor motado al casco.
Estos beneficios no vienen sin un costo y ese precio es el rendimiento. La señal sufre pérdida cuando atraviesa por el  material del casco. Esto significa que el rendimiento de la ecosonda van a sufrir y por ende va a disminuir la eficiencia.

En barcos con cascos de madera, aluminio o de acero, no  se pueden utilizar este tipo  de instalación, ya que estos materiales actúan como una barrera contra  la señal acústica. O simplemente las Ondas de sonido no propagan a través de estos materiales. Sólo los barcos con casco de fibra de vidrio, sin flotación central, puede utilizársete método.

 aca les dejo un video de este metodo de instalacion de un transducer de ecosonda northstar que  s aplicable a todas las marcas :

Fuente :   «Transducer Handbook» – Furuno