thumb|Les fragates francesa de tipu F70 (na imaxe, La Motte-Picquet) incorporen un sonar de fondura variable (VDS) de tipu DUBV43 o DUBV43C.
El sonar (del inglés SONAR, acrónimu de Sound Navigation And Ranging, ‘navegación per soníu') ye una téunica qu'usa l'espardimientu del soníu so l'agua (principalmente) para navegar, comunicase o detectar oxetos somorguiaos.
El sonar puede usase como mediu de llocalización acústica, funcionando de forma similar al radar, cola diferencia de qu'en llugar d'emitir ondes electromagnétiques emplega impulsos sonoros. Ello ye que la llocalización acústica usar n'aire primero que'l GPS, siendo entá d'aplicación el SODAR (la esploración vertical aérea con sonar) pa la investigación atmosférica. La señal acústica pue ser xenerada por piezoelectricidad o por magnetostricción.
El términu «sonar» úsase tamién p'aludir al equipu emplegáu pa xenerar y recibir el soníu de calter infrasonoro. Les frecuencies usaes nos sistemes de sonar van dende les intrasónicas a les extrasónicas (ente 20 Hz y 20 000 Hz), la capacidá del oyíu humanu. Sicasí, nesti casu habría que referise a un hidrófono y non a un sonar. El sonar tien dambes capacidaes: puede ser utilizáu como hidrófono o como sonar.
Esisten otros sonares que nun tomen l'espectru del oyíu humanu, (cazaminas); pueden entender delles games d'alta frecuencia, (80 kHz o 350 kHz), por casu. Ganen en precisión a la de determinar l'oxetu, pero pierden n'algame.
Anque dellos animales (como delfines y esperteyos) usaron probablemente'l soníu pa la detección d'oxetos mientres millones d'años, l'usu per parte d'humanos foi rexistráu per vegada primera por Leonardo Da Vinci en 1490. Dicíase que s'usaba un tubu metíu na agua pa detectar barcos, poniendo un oyíu nel so estremu. Nel sieglu XIX usaron campanes subacuátiques como complementu a los faros p'avisar del peligru a los marineros.
L'usu de soníu pa la «ecollocalización» submarina paez ser impulsáu pol desastre del Titanic en 1912. La primer patente del mundu sobre un dispositivu d'esti tipu foi concedida pola Oficina Británica de Patentes al meteorólogu inglés Lewis Richardson un mes dempués del fundimientu del Titanic , y el físicu alemán Alexander Behm llogró otra por un resonador en 1913. L'inxenieru canadianu Reginald Fessenden construyó un sistema esperimental en 1914 que podía detectar un iceber a dos milles de distancia, magar yera incapaz de determinar en qué direición se topaba.
Mientres la 1ª Guerra Mundial, y por cuenta de la necesidá de detectar submarinos, realizáronse más investigaciones sobre l'usu del soníu. Los británicos emplegaron puestu micrófonos subacuáticos, mientres el físicu francés Paul Langevin, xunto col inxenieru llétricu rusu emigráu Constantin Chilowski, trabayó nel desenvolvimientu de dispositivos activos de soníu pa detectar submarinos en 1915. Anque los transductores piezoeléctricos y magnetostrictivos superaron más tarde a los electrostáticos qu'usaron, esti trabayu influyó sobre'l futuru de los diseños detectores. Magar los transductores modernos suelen usar un material compuesto como parte activa ente la cabeza llixera y la cola pesada, desenvolviéronse munchos otros diseños. Por casu, usáronse películes plástiques llixeres sensibles al soníu y fibra óptica en hidrófonos (transductores acústicu-llétricos pa usu acuáticu), mientres se desenvolvieron el Terfenol-D y el PMN pa los proyeutores. Los materiales compuestos piezoeléctricos son fabricaos por delles empreses, incluyendo Morgan Electro Ceramics.
En 1916, sol patrociniu del Conseyu Británicu d'Invenciones ya Investigaciones, el físicu canadianu Robert Boyle encargar del proyeutu del sonar activu, construyendo un prototipu pa pruebes a mediaos de 1917. Esti trabayu, pa la División Antisubmarina, foi realizáu nel más absolutu secretu, y usaba cristales de cuarzu piezoeléctricos pa producir el primer aparatu de detección subacuática de soníu activu facederu del mundu. Mentanto, nel mesmu llaboratoriu encargábase Albert Beaumont Wood del desenvolvimientu de sistemes d'escucha pasiva.
Pa 1918 tanto Francia como Gran Bretaña habíen construyíu sistemes activos. Michael A. Ainslie, Principles of Sonar Performance Modeling (Springer, 2010, n'inglés) Los británicos probaron el so ASDIC (asina yeren conocíos los equipos de detección activa) nel HMS Antrim en 1920 y empezaron la producción d'unidaes en 1922. La 6ª Flotilla Destructora tuvo buques forníos con ASDIC en 1923. Un buque-escuela antisubmarino, el HMS Osprey, y una flotilla d'entrenamientu compuesta por cuatro buques establecer n'Isla de Portland en 1924. El Sonar QB d'Estaos Xuníos nun llegó hasta 1931.
Col entamu de la Segunda Guerra Mundial, la Marina Real Británica tenía cinco equipos pa distintes clases de buques de superficie y otros pa submarinos, incorporaos nun sistema d'ataque antisubmarino completu. La efeutividá de los primeres ASDIC taba llindada pol usu de les cargues de fondura como arma antisubmarina. Esto esixía que'l buque atacante pasara sobre'l contautu somorguiáu antes de llanzar les cargues, lo que faía perder el contautu sonar nos momentos previos al ataque. L'ataque esixía, pos, disparar a palpu, periodu nel que'l comandante del submarín podía adoptar con ésitu midíes evasives. Esta situación remediábase usando dellos buques cooperando xuntos y cola adopción de «armes de llanzamientu delanteru», como'l Hedgehog y más tarde el Squid, que llanzaben les cargues a un blancu asitiáu delantre del atacante y por tanto entá en contautu ASDIC. Los desarrollos mientres la guerra desaguaron nunos equipos ASDIC qu'usaben distintes formes d'onda, lo que dexaba que los puntos ciegos fueren cubiertos de cutio. Más tarde emplegar torpedos acústicos.
Al entamu de la Segunda Guerra Mundial la teunoloxía británica de sonar foi tresferida a los Estaos Xuníos. La investigación sobre'l sonar y el soníu submarín amplióse descomanadamente, particularmente nesti país. Desenvolviéronse munchos nuevos tipos de sonar militar, ente ellos les sonoboyas, el sonar sumergible y el de detección de mines. Esti trabayu formó la base de los desarrollos de posguerra destinaos a compensar los submarinos nucleares. El sonar siguió desenvolviéndose en munchos países pa usos tanto militares como civiles. Nos últimos años la mayoría de los desarrollos militares tuvieron centraos nos sistemes activos de baxa frecuencia.
Na Segunda Guerra Mundial Estaos Xuníos usó'l términu SONAR pa los sos sistemes, acrónimu acuñáu como equivalente de RADAR. En 1948, cola formación de la OTAN, la estandarización de señales llevó al abandonu del términu ASDIC en favor de SONAR.
Factores de rendimientu del sonar El rendimientu de la detección, clasificación y llocalización d'un sonar depende de la redolada y del equipu receptor, amás del equipu emisor nun sonar activu o del ruíu radiao pol blancu nun sonar pasivu.
Espardimientu del soníu miniaturadeimagen|Ecu de sonar El funcionamientu del sonar vese afeutáu poles variaciones na velocidá del soníu, especialmente nel planu vertical. El soníu viaxa más amodo nel agua duce que nel agua salao, variando en función del módulu d'elasticidá y la densidá de masa. El módulu d'elasticidá ye sensible a la temperatura, a la concentración d'impureces disuelta (de normal la salín) y a la presión, siendo menor l'efeutu de la densidá. Según Mackenzie, la velocidá del soníu c (en m/s) na agua del mar ye aproximao igual a:
Onde T ye la temperatura (en graos Celsius , pa valores ente 2 y 30 °C), S el salín (en partes per mil, pa valores de 25 a 40) y D la fondura en m (pa valores ente 0 y 8000 m). Esta ecuación empírica ye razonablemente precisa pa los rangos indicaos. La temperatura del océanu camuda cola fondura, pero ente 30 y 100 m hai un cambéu de cutiu notable, llamáu termoclina, qu'estrema l'agua superficial más templada de les fondes más fríes que constitúin el gruesu del océanu. Esto puede enzancar l'aición del sonar, pos un soníu que s'anicie nun llau del termoclino tiende a curvarse o refractarse al crucialo. La termoclina puede tar presente n'agües costeres menos fondes, onde sicasí l'aición de les foles entemez de cutiu la columna d'agua, esaniciándolo. La presión de l'agua tamién afecta l'espardimientu del soníu nel vacíu, aumentando la so mafa a presiones mayores, lo que faen que les ondes sonores retrátense alloñar dende la zona de mayor mafa. El modelu matemáticu de refraición denominar Llei de Snell.
Les ondes sonores que se radien escontra'l fondu del océanu se curvan de vuelta a la superficie en grandes arcos senoidales por cuenta de la presión creciente (y por tanto mayor velocidá del soníu) cola fondura. L'océanu tien de tener siquier 1850 m de fondura por que les ondes sonores devuelvan l'ecu del fondu en llugar de refractarse de vuelta a la superficie, amenorgando la perda del fondu'l rendimientu. Nes condiciones afeches estes ondes sonores van concentrase cerca de la superficie y van ser reflexaes de vuelta al fondu repitiendo otru arcu atx. Cada focu na superficie denominar zona de converxencia, formando un aniellu nel sonar. La distancia y anchor de la zona de converxencia depende de la temperatura y salín de l'agua. Por casu, nel Atlánticu Norte les zones de converxencia atópense aproximao cada 33 milles náutiques (61 km), dependiendo de la dómina del añu. Los soníos que pueden oyese dende namái unes poques milles en llinia direuta pueden ser tamién detectaos cientos de milles más lloñe. Con sonares potentes la primera, segunda y tercer zones de converxencia son abondo útiles; más allá d'elles la señal ye demasiáu débil y les condiciones térmiques demasiáu inestables, amenorgando la fiabilidá de les señales. La señal se atenúa naturalmente cola distancia, pero los sistemes de sonar modernos son bien sensibles, pudiendo detectar blancos a pesar de les baxes rellaciones señal-ruido.
Si la fonte de soníu ye fonda y les condiciones fayadices, l'espardimientu puede asoceder na canal de soníu fondu». Este apurre una perda d'espardimientu desaxeradamente baxa pa un receptor na canal, lo que se debe a que'l soníu atrapáu na canal nun tien perdes nes llendes. Espardimientos asemeyaos pueden asoceder na cinta de superficie» en condiciones bones. Sicasí nesti casu hai perda per reflexu na superficie.
N'agües pocu fondes l'espardimientu ye xeneralmente por repitíos soníos na superficie y el fondu, pudiéndose producir perdes considerables.
L'espardimientu del soníu tamién se ve afeutada pola absorción de l'agua lo mesmo que de la superficie y el fondu. Esta absorción camuda cola frecuencia, debiéndose a distintos mecanismos na agua marino. Por esto'l sonar que precisa funcionar en distancies llargues tiende a usar frecuencies baxes, de forma que s'embrivan los efeutos de l'absorción.
El mar contién munches fontes de ruíu qu'interfieren cola señal deseyada. Les principales fontes de ruíu deber a les foles y la navegación. El movimientu del receptor pel agua tamién puede producir ruíu de baxu espardimientu, en función de les sos decibelios.
Reverberación Cuando s'usa un sonar activu, produzse dispersión polos pequeñu oxetos del mar según pol fondu y la superficie. Esto pue ser una fonte importante d'interferencia activa que nun asocede nel sonar pasivu. Esti efeutu de dispersión ye distinta del qu'asocede na reverberación d'una habitación, que ye un fenómenu reflexivu. Una analoxía ye la dispersión de les lluces d'un coche na borrina: un rayu de lluz d'una llinterna potente puede enfusar la borrina, pero los faros son menos direccionales y producen un borrón» nel que la reverberación devuelta apodera. De forma similar, pa superar la reverberación na agua, un sonar activu precisa emitir una onda estrecha.
Carauterístiques del blancu