Fuerza objetivo

Medida del coeficiente de reflexión de un objetivo de sonar.

Imagen de sonar de los restos del USS O-9 .

La fuerza del objetivo o el tamaño acústico es una medida del área de un objetivo de sonar . Esto suele cuantificarse como una cantidad de decibeles . Para peces como el salmón , el tamaño objetivo varía según la longitud del pez y un pez de 5 cm podría tener una fuerza objetivo de aproximadamente -50 dB. ^[1]

La fuerza objetivo de un pez también depende de la orientación del pez en el momento de la sonificación, lo que a su vez cambia la sección transversal de dispersión del pez y cualquier cavidad del pez llena de aire. El efecto de esto significa que la reacción de comportamiento afecta a la biomasa observada, por ejemplo, los peces evaden el barco de investigación por la noche debido a las fuertes luces y vibraciones del casco y la maquinaria. La fuerza del objetivo a menudo se observa en o cerca de una frecuencia específica donde el objetivo es más resonante. Históricamente se han utilizado pulsos de banda estrecha (CW), pero se están realizando investigaciones sobre el uso de pulsos de banda ancha (FM) para mejorar la clasificación. ^{[2] [3]}

Fórmula

Para algunas formas simples, la fuerza objetivo se puede derivar matemáticamente. Para otros objetos como los peces, donde el tamaño de la vejiga natatoria es el factor principal, la fuerza del objetivo suele derivarse empíricamente.

La fuerza del objetivo (TS) está referenciada a 1 metro del centro acústico del objetivo, suponiendo una reflexión isotrópica: ^{[4] [5]}

${\displaystyle TS=10\cdot \log \left({\frac {I_{r}}{I_{i}}}\right)dB=10\cdot \log \left[{\frac {\sigma }{4\pi }}\right]dB}$

Dónde:

${\textstyle I_{r}}$es la intensidad reflejada del objetivo

${\textstyle I_{i}}$es la intensidad del incidente en el objetivo

${\displaystyle \sigma }$es la sección transversal de retrodispersión

Fuerza objetivo de una esfera con radio grande en comparación con la longitud de onda, suponiendo una distancia de referencia de 1 metro: ${\displaystyle a}$

${\displaystyle \sigma =\pi \cdot a^{2}}$

${\displaystyle TS=10\cdot \log \left[{\frac {\sigma }{4\pi }}\right]dB=10\cdot \log \left[{\frac {a^{2}}{4}}\right]dB}$

Por tanto, para una esfera de 2 metros de radio, la intensidad objetivo es 0 dB.

La NOAA tiene una calculadora que se puede utilizar para inspeccionar la fuerza objetivo de las esferas de calibración hechas de cobre o carburo de tungsteno en relación con los parámetros físicos que se encuentran en el océano.

Referencias

1. JE Ehrenberg (1989), "Una revisión de las técnicas de estimación de objetivos", Procesamiento de datos acústicos submarinos , Springer, ISBN 9780792301271
2. Dunning, James; Jansen, Teunis; Fenwick, Alan J.; Fernandes, Paul G. (1 de mayo de 2023). "Un nuevo método in situ para estimar la fuerza objetivo de los peces revela una alta variabilidad en las mediciones de banda ancha". Investigación pesquera . 261 : 106611. doi : 10.1016/j.fishres.2023.106611. hdl : 2164/19854 . ISSN  0165-7836.
3. McCartney, licenciado en Letras; Stubbs, AR (8 de abril de 1971). "Medidas de las intensidades acústicas del objetivo de los peces en la cara dorsal, incluida la resonancia de la vejiga natatoria". Revista de Sonido y Vibración . 15 (3): 397–420. doi :10.1016/0022-460X(71)90433-0. ISSN  0022-460X.
4. Waite, Ashley David (2005). Soñar para ingenieros en ejercicio (3. ed., repr. con ed. corregida). Chichester: Wiley. ISBN 978-0-471-49750-9.
5. Caruthers, Jerald W. (1977). Fundamentos de la acústica marina. Ámsterdam, Nueva York, Nueva York: Elsevier Scientific Pub. ISBN del condado 978-0-444-41552-3.

Lectura adicional

• "Introducción al uso de sistemas de sonar para estimar la biomasa de peces, Documento técnico de pesca de la FAO No. 191, Revisión 1, FAO 1982"
• Acústica pesquera Simmonds, E John y MacLennan, David N (2005) Blackwell Publishing. ISBN 978-0-632-05994-2 
• CS Clay y H. Medwin, Oceanografía acústica (Wiley, Nueva York, 1977). ISBN 978-0-080-53216-5