Os transdutores marítimos são dispositivos eletroacústicos que convertem sinais elétricos em ondas de pressão acústica e as flutuações de pressão recebidas em sinais para processamento, permitindo a comunicação, a deteção, a navegação e o posicionamento em plataformas marítimas não tripuladas.
Esta categoria apresenta os principais fornecedores de transdutores subaquáticos e marítimos, que oferecem soluções utilizadas em AUVs, UUVs, ROVs e USVs.
Leia o Visão geral da tecnologia
Estações de monitorização meteorológica, transdutores marítimos, sonares de varredura lateral e altímetros subaquáticos
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Os transdutores marítimos proporcionam a ligação eletroacústica entre plataformas marítimas não tripuladas e a água circundante. Durante a transmissão, estes transdutores acústicos convertem sinais elétricos em ondas de pressão acústica. No modo de receção, convertem as flutuações de pressão recebidas em sinais elétricos para processamento. Isto permite a deteção, a comunicação, a navegação e o posicionamento em Veículos Subaquáticos Autónomos (AUVs), Veículos Subaquáticos Não Tripulados (UUVs), Veículos Operados à Distância (ROVs) e Embarcações de Superfície Não Tripuladas (USVs).
A integração de um transdutor de sonar subaquático requer um equilíbrio entre o desempenho acústico, o espaço disponível, o consumo de energia e os requisitos de montagem. A arquitetura correta do transdutor depende da disposição da plataforma, da profundidade de operação, do ambiente acústico e dos objetivos da missão.
Transdutor ultrassónico de levantamento M190 da Airmar Technology Corporation
Um projetor acústico subaquático é um transdutor de sonar ativo concebido para projetar som de alta energia no ambiente marinho. Alimentados por amplificadores de potência, os projetores geram ondas de pressão controladas para sonares ativos, modems acústicos, transponders de posicionamento e dispositivos de libertação submarinos. Os projetores de alta frequência utilizam frequentemente placas piezocerâmicas compactas ou compósitos, enquanto as unidades de baixa frequência requerem, geralmente, superfícies radiantes maiores ou estruturas ressonantes.
Um transdutor hidrofónico é um dispositivo recetor passivo que converte flutuações de pressão em sinais elétricos. Estes sensores detetam sinais de embarcações, chamamentos biológicos, atividade sísmica e sinais de retorno de sonares ativos em amplas gamas de frequências. As unidades modernas utilizam cerâmicas de titanato de zircónato de chumbo, películas de piezopolímeros ou fibras óticas acopladas a pré-amplificadores de baixo ruído.
Um transceptor acústico combina funções de transmissão e receção numa única caixa, simplificando a instalação em plataformas com espaço limitado. As aplicações comuns incluem modems acústicos, altímetros e conjuntos de transdutores de ecossonda. Os circuitos de comutação de transmissão/recepção protegem os pré-amplificadores sensíveis durante impulsos de alta tensão, enquanto a filtragem digital e o bloqueio do recetor reduzem o ruído residual do transdutor.
Um conjunto de transdutores combina vários elementos acústicos numa geometria conhecida para formar feixes focados, determinar os ângulos de chegada do sinal e rejeitar ruído indesejado. Os sistemas podem orientar eletronicamente os impulsos de transmissão ou formar múltiplos feixes de receção sem hardware mecânico de rotação e inclinação. As plataformas modernas podem utilizar um conjunto de transdutores subaquático multieixos, uma disposição adaptada ao casco ou um conjunto de hidrofones rebocados.
Transdutor de banda larga M194 de 200 kHz da Airmar Technology Corporation
Uma vez que os sinais de radiofrequência se atenuam rapidamente na água do mar, a comunicação acústica constitui o principal método para a troca de dados sem fios de longo alcance com plataformas submersas. Um modem acústico utiliza um transdutor especializado para transmitir telemetria, comandos de controlo e dados de sensores através da coluna de água. As frequências mais baixas permitem alcances maiores, enquanto as frequências mais altas possibilitam ligações de menor alcance, mas com maior largura de banda.
As plataformas não tripuladas submersas dependem de transdutores acústicos para o posicionamento quando não há disponibilidade contínua de satélites. As cabeças de transdutor de Linha de Base Ultra-Curta (USBL) medem diferenças de fase ou de tempo para localizar transponders-alvo, enquanto as redes de Linha de Base Longa (LBL) utilizam transponders no leito marinho como referências de posição. Os Doppler Velocity Logs (DVLs) medem os desvios Doppler para o acompanhamento da velocidade, os altímetros medem a altitude do fundo do mar utilizando um transdutor de feixe único e os transdutores de pressão submarinos fornecem dados de profundidade.
Os sistemas de sonar ativo utilizam transdutores marinhos para mapeamento, deteção de alvos e evasão de obstáculos. Os transdutores de sonar de varredura lateral produzem feixes horizontais estreitos para o mapeamento da retrodifusão do fundo marinho, enquanto os transdutores multifeixe geram faixas acústicas amplas para levantamentos batimétricos. Os sonares de visão frontal utilizam matrizes subaquáticas de transdutores ultrassónicos de alta frequência para identificar perigos e obstáculos em tempo real.
A monitorização acústica passiva permite que plataformas não tripuladas rastreiem fontes sonoras sem emitirem energia acústica. Os hidrofones calibrados apoiam a monitorização de mamíferos marinhos, a investigação oceanográfica e a vigilância naval discreta. O processamento a bordo pode converter gravações em bruto em resumos de dados específicos, reduzindo os requisitos de armazenamento e transmissão.
Os Veículos Subaquáticos Autónomos (AUV) e os Veículos Subaquáticos Não Tripulados (UUV) requerem transdutores compactos e energeticamente eficientes que se adaptem a espaços de carga útil limitados sem comprometer o desempenho hidrodinâmico. As janelas acústicas e os transdutores embutidos protegem as superfícies dos sensores, mantendo simultaneamente as linhas suaves do casco. O ligamento à terra adequado, a blindagem e a separação dos controladores de motores de alta potência ajudam a prevenir a interferência eletromagnética.
Os veículos operados remotamente (ROVs) utilizam alimentação por cabo para operar sonares de imagem de alta potência, sistemas de sonar multieixos, câmaras acústicas e conjuntos de sensores que exigem um processamento intensivo. O ruído dos propulsores, a vibração estrutural e o ruído do cabo podem prejudicar o desempenho acústico. Posicionar as cabeças de sonar afastadas dos jatos dos propulsores e utilizar isoladores de vibração ajuda a preservar a nitidez da imagem.
As embarcações de superfície não tripuladas (USV) transportam transdutores hidrográficos, perfiladores de corrente e gateways acústicos submarinos, mas têm de operar em condições de impacto contra o casco, ação das ondas e bolhas de ar arrastadas. Os operadores de USV podem utilizar mastros retráteis, quilhas rígidas rebaixáveis ou corpos rebocados para posicionar os transdutores abaixo da camada limite superficial aerada.
Os planadores movidos a flutuabilidade e as boias de perfilagem utilizam transdutores de consumo energético ultrabaixo e hidrofones passivos para a recolha de dados ambientais de longa duração. A ausência de hélices ativas proporciona condições de escuta silenciosas durante as fases de planagem. O ciclo de funcionamento, o processamento acionado por eventos e as caixas resistentes à pressão ajudam a conservar energia e a manter o desempenho durante mergulhos repetidos.
Os módulos de aterragem submarinos proporcionam plataformas estáticas para monitorização acústica passiva de longa duração e deteção oceanográfica. A ausência de movimento da plataforma e de ruído dos propulsores permite a obtenção de dados acústicos nítidos, desde que a estrutura esteja isolada da vibração do leito marinho e do movimento dos cabos. As implantações prolongadas requerem proteção contra a bioincrustação, caixas resistentes à corrosão e relógios de precisão.
Os avanços nos materiais acústicos, na fabricação de silício e na produção aditiva estão a melhorar o desempenho dos transdutores marinhos modernos.
Estas tecnologias continuam a expandir as capacidades de deteção submarina, reduzindo simultaneamente os requisitos de integração nas plataformas.
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