Transdutores
Uma boa sonda depende sempre da eficiência de um transdutor em
emitir e receber sinais.
O transdutor é o coração de um sistema de sonar. É o componente que
transforma impulsos eléctricos em ondas sonoras ou energia acústica e
vice-versa.
Por outras palavras, é o dispositivo que envia ondas sonoras e depois
recebe os ecos destas, de modo a que a “sonda” possa interpretar o
que se encontra por debaixo da superfície da água.
Como funciona um transdutor?
O modo mais fácil de entender o modo de funcionamento de um
transdutor é pensar no transdutor como um altifalante e um microfone
juntos. O transdutor recebe sequências de impulsos eléctricos de alta
voltagem, chamados impulsos de transmissão, a partir da sonda. Tal
como o altifalante de uma aparelhagem, o transdutor converterá os
impulsos de transmissão em som. O som propaga-se na água como
ondas de pressão. Quando uma dessas ondas de pressão atingir um
objecto submerso, tal como uma alga, uma rocha, um peixe ou o
fundo do mar, essa onda será reflectida. A onda é chamada de eco –
tal como a nossa voz ecoa numa parede ou num objecto de grandes
dimensões. Quando a onda de pressão reflectida chega ao transdutor
este actua como um microfone. Recebe a onda sonora durante o tempo
entre cada impulso de transmissão e converte-a em energia eléctrica.
Um transdutor gasta cerca de 1% do seu tempo a transmitir e 99%
a escutar calmamente por ecos. De lembrar, no entanto, que estes
períodos de tempo são medidos em micro segundos, pois o intervalo de
tempo entre impulsos é muito curto. A sonda pode calcular a diferença
de tempo entre um impulso de transmissão e um eco e depois visualizar
essa informação no ecrã de tal modo que seja facilmente compreendida
pelo utilizador.
De que é que é feito um transdutor?
O componente principal de um transdutor de profundidade é o
elemento piezo cerâmico. É a parte que converte impulsos eléctricos em
ondas sonoras, e quando essa onda sonora retornar ao transdutor este
convertê-la-á novamente em impulsos eléctricos. Os elementos piezo
cerâmicos possuem normalmente a forma de um disco, mas poderão
ter também a forma de uma barra ou de um anel. Um transdutor poderá
conter um ou uma série de elementos piezo cerâmicos interligados. Um
transdutor é composto por seis diferentes componentes:
- Elemento piezo cerâmico
- Caixa
- Janela acústica
- Material de encapsulamento
- Material absorvente de som
- Cabo
Como é que transdutor indica a que profundidade do fundo?
A sonda mede o tempo entre a transmissão da onda sonora e a recepção
da onda reflectida. O som viaja através da água á velocidade de 1463
m/s (4800 pés/seg), um pouco menos que uma milha por segundo. Para
calcular a distância ao objecto, a sonda multiplica o tempo que passou
entre a transmissão e a recepção da onda sonora pela velocidade de
propagação do som na água. O sistema de sonar interpreta o resultado
e indica esse mesmo resultado, a profundidade, para o utilizador.
Como é que um transdutor indica o tipo de fundo?
À medida que uma embarcação se desloca através da água, os ecos
de algumas ondas sonoras regressam mais rapidamente que outras.
Sabemos que as ondas sonoras se propagam todas à mesma velocidade.
Quando uma onda sonora, numa secção do campo de sondagem,
retorna mais rapidamente do que outra, é porque a onda sonora foi
reflectida num qualquer objecto que se encontra mais próximo do
transdutor. Estas ondas sonoras irão revelar todas as protuberâncias
na superfície do fundo. Os sistemas de sonar possibilitam a detecção
do tipo de fundo, mais mole ou mais duro, distinguindo mesmo entre
um punhado de algas ou uma rocha, porque as ondas sonoras são
reflectidas de uma maneira ligeiramente diferente.
Como é que um transdutor detecta os peixes?
Os transdutores detectam peixes simplesmente porque detectam a
existência de ar nas bexigas natatórias dos peixes. Quase todos os peixes
possuem um órgão chamado bexiga natatória, cheia de ar e que permite
ao peixe ajustar-se facilmente à pressão a diferentes profundidades. A
quantidade de ar na bexiga natatória pode ser aumentada ou diminuída
de modo a regular a flutuabilidade do peixe. E porque a bexiga natatória
contém ar, é uma diferença drástica na densidade comparada com a da
carne e das espinhas do peixe assim como da água que o rodeia. Esta
diferença em densidade faz com que as ondas sonoras emitidas pela
sonda se reflictam no peixe de um modo distinto. O transdutor recebe
os ecos possibilitando à sonda reconhecer essas diferenças. A sonda
indicará assim, no seu ecrã, a presença de um peixe.
Será que os peixes “ouvem” as ondas sonoras produzidas
por um transdutor?
As ondas sonoras produzidas pelos transdutores são ultrasónicas. A
maior parte dos peixes não conseguirá detectar frequências acima dos
500 Hz ou até mesmo de 1 kHz. As ondas sonoras ultrasónicas emitidas
pelos transdutores Airmar encontram-se na gama de 10kHz a 2 MHz
claramente para além da capacidade auditiva de um peixe. Encontramse
também acima (ultra) do som (sónicas) que pode ser detectado por
um ouvido humano. Os humanos podem detectar ondas sonoras de
10 Hz a 20 kHz. No entanto a maior parte das pessoas poderá ouvir os
impulsos de transmissão dos nossos transdutores de 10 KHz; são muito
semelhantes a uma série de estalidos.
O que é a frequência?
A frequência é o número de ciclos completos ou vibrações que ocorrem
dentro de um certo período de tempo, normalmente 1 segundo.
As ondas sonoras podem vibrar a qualquer uma da vasta gama de
frequências. O modo mais fácil de entender o que é a frequência é
pensar nela em termos de sons que nos são familiares. Por exemplo,
uma chaleira com água a ferver produz um som com um tom grave
(baixa frequência) ao passo que uma flauta produz um som com um
tom muito alto (alta frequência). Vibra muito mais vezes por segundo
que a chaleira. A frequência das ondas sonoras é medida numa unidade
chamada Hertz (Hz). Um Hertz é um ciclo por segundo. Por exemplo:
um transdutor de 150 kHz opera a 150000 ciclos por segundo.
Como é que um cliente decide qual a frequência a utilizar?
Os transdutores da Airmar são normalmente concebidos para 50 kHz
ou 200 kHz. No entanto os transdutores podem ser concebidos para
operar com eficiência em qualquer frequência especifica dependendo
da aplicação e desempenho necessários para o cliente.
Uma onda sonora de alta frequência dará ao utilizador uma imagem com
uma mais alta resolução mas o alcance será mais reduzido. Pescadores
em águas pouco profundas que necessitem de uma imagem clara do
fundo necessitam um transdutor de alta frequência. Ondas sonoras de
baixa frequência não produzem uma imagem tão definida mas possuem
um maior alcance nas áreas de maiores profundidades onde as ondas
sonoras de alta frequência não alcançam. Uma unidade de baixa
frequência funcionará perfeitamente nas profundidades oceânicas.
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