La elección fundamental de qué frecuencia usar para un sonar activo es una compensación:
- las frecuencias más bajas permiten la detección en rangos más largos
- Las frecuencias más altas permiten una mejor resolución.
Los sonares modernos para barcos (como el SQS-53 en los destructores de clase Arleigh Burke) generalmente operan a ~ 3kHz. Esto proporciona rangos de detección de aproximadamente 20,000 yardas (para un objetivo grande, como un submarino). Esta frecuencia está dentro del rango audible para humanos (20 Hz – 20 kHz).
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La longitud de onda (que es una función de la frecuencia) determina la frecuencia con la que “observamos” nuestra imagen objetivo durante un cierto período de tiempo. La distancia entre cada cresta de las olas es el período. Imagine, en lugar de una onda, que la cresta de cada onda es un pulso corto o un destello de luz. Para una frecuencia baja, los destellos pueden parecernos como una luz estroboscópica, y la imagen que vemos sería “desigual”. Si la frecuencia es realmente baja, la imagen podría saltar completamente de un lugar a otro. De hecho, si el sujeto se mueve rápidamente, es posible que nunca lo veamos.
A medida que aceleramos los destellos de luz, el movimiento aparente de nuestra imagen objetivo se volverá menos “desigual” y parecerá más normal. Si hiciéramos los destellos de luz realmente rápido, podríamos obtener una resolución fabulosa. Este es el principio de las cámaras de alta velocidad.
Cuando un submarino usa su sonar pasivo para buscar, generalmente usa frecuencias bajas para la búsqueda. La resolución es muy pobre y, como solo está escuchando, no hay ping, por lo tanto, no hay rango. (No hablemos de TMA, eso es para otro momento).
Si el submarino usa un sonar activo para la búsqueda, las frecuencias son bajas, los rangos son más largos y la resolución también es baja. Sin embargo, la transmisión de un sonar activo se puede detectar a distancias aún mayores que las que puede detectar el submarino (el retorno), por lo que generalmente no hay una ventaja táctica para usar sonares activos para la búsqueda. (Esto se debe a que el ping de detección tiene que viajar al objetivo y viceversa, mientras que el ping del objetivo puede detectarse mucho más).
Ahora para responder la pregunta.
Un sonar de alta frecuencia (ultrasónico) proporcionará alta resolución, en rangos más cortos.
Como ejemplo específico, el Sonar 2094 Digital, un pez remolcado capaz de alcanzar una profundidad de 1000 o 2000 metros, realiza un escaneo lateral a 410 kHz (rango de 150 m, 40 por 0.3 grados de ancho de haz).
Como señala Larry Ciummo, el submarino seleccionará el rango de frecuencia óptimo del sonar para un objetivo particular, como medir el hielo sobre el submarino.
La ventaja táctica de usar un sonar de alta frecuencia (por ejemplo, rango de detección de 150 m) es que el rango de contradetección también será pequeño (suponga el doble del rango de detección).