Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-09T03:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348532.pdf: 16601839 bytes, checksum: cac95698bcf29efc1f4d529fbfb70eef (MD5) Previous issue date: 2017 / A sísmica é um dos procedimentos mais utilizados para a investigação da subsuperfície marinha. Uma etapa crucial no processamento de dados sísmicos é a deconvolução, que permite melhorar a qualidade da imagem sísmica. Essa operação tem fontes conhecidas de erros como a falta de conhecimento da forma do pulso e a escolha do algoritmo. Os algoritmos de deconvolução dividem-se em dois grupos: determinísticos, quando o pulso é conhecido e probabilísticos, quando não. Avaliou-se diferentes técnicas de deconvolução, sendo três determinísticas -- a com regularização, a simultânea e a iterativa -- e uma probabilística, a deconvolução em impulsos. As técnicas mostram limitações dependendo das características do pulso e do ruído. Com o conhecimento do pulso e aplicação de técnicas determinísticas os resultados se mostram melhores, sendo a técnica probabilística empregada bastante instável. Com isso, é proposto um método para estimar a forma do pulso utilizando o próprio traço, com intuito de aplicar métodos determinísticos quando o sinal não é conhecido. A forma de onda do pulso é representada como uma combinação de funções simples na qual aplica-se um filtro adaptativo alimentado por um algoritmo LMS para que haja a reconstrução do sinal original, sem distorções. Aplica-se o método associado às técnicas de deconvolução analisadas. Os resultados exibem erros até 30% menores e se mostram mais estáveis que a técnica probabilística. Além disso, estimativa de pulso e deconvolução são aplicados a dados reais, trazendo melhores resultados para a imagem sísmica. / Abstract : Concerning the investigation of ocean subsurface, seismic is still among the most useful techniques. A crucial stage in seismic data processing is the deconvolution, which allows improving the seismic image. This operation has known sources of errors caused mainly by the absence of a priori knowledge of the seismic pulse shape and the choice of the algorithm used. The deconvolution algorithms are categorized into two groups: deterministic, when the pulse is known and probabilistic, when not. An evaluation of different deconvolution techniques were made, including three deterministics the one with regularization, the simultaneous and the iterative and a probabilistic one, the spiking deconvolution. The techniques showed limitations depending on the characteristics of the pulse and the noise. In general, if the excitation signal is known and the determistic techniques are applied, better results are obtained, being the probabilistic technique employed quite unstable. Thereby, a method is proposed to estimate the shape of the signal using the own trace, in order to use deterministic methods when the pulse is unknown. The pulse waveform is represented as a combination of simples functions, in wich an adaptive filter fed by a LMS is applied to reconstruct the the waveform, without distortion. The method is used with the analyzed deconvolution techniques. The results show30%lower errors and the algorithm is more stable than the probabilistic one. Besides that, pulso estimation and deconvolution are used to analize real data, bringing better results to the seismic image.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347845.pdf: 21595552 bytes, checksum: 9ad38ff82a268ab492befe69bbac80f5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Com o avanço tecnológico das últimas décadas, a sociedade vem desenvolvendo cada vez mais atividades em áreas submersas, seja na extração de recursos naturais ou na realização de obras de engenharia. Dessa forma, tornou-se importante a caracterização desses ambientes submersos não somente com relação a sua topografia como também à configuração de seu substrato. Neste trabalho será implementado um procedimento de imageamento baseado na migração de Kirchhoff e no método da fonte imagem, que tem como objetivo gerar imagens que auxiliem na interpretação de dados de investigações acústicas em ambientes submersos multicamadas. Sinais medidos por arranjos de hidrofones passam por uma série de processamentos, descritos em detalhes no trabalho, com o objetivo de gerar uma imagem que auxilie a localização de objetos enterrados no substrato de ambientes submersos. Para gerar os dados utilizados como entrada dos algoritmos implementados, ambientes submersos foram modelados com o Método das Diferenças Finitas, sendo as diversas camadas de sedimento modeladas como fluidos equivalentes. O algoritmo implementado foi então testado para diferentes dados de entrada, obtidos com a variação de diversos parâmetros construtivos do arranjo de hidrofones.<br> / Abstract : With the technological advances of the last decades, society have been developing several activities in underwater environments, from the extraction of natural resources to the construction of engineering projects. Therefore, it has become important to charactherize underwater environments, not only on what concerns it?s bathymetry but also the configuration of it?s substrate. In the following work, an imaging process based on the image source method and the Kirchhoff migration will be implemented. This process aims to facilitate the interpretation of seismic data. Signals measured by an array of hydrophones go through a processing procedure, described in detail in the document, in order to generate a pressure map that helps locating objects buried in the substrate of underwater environments. To test the implemented algorithm, simulated data was generated using the freely distributed Finite Difference software SimSonic©. The substrate was modeled as equivalent fluid. The implemented algorithm was then tested by a parametric analysis, where several measurement?s and array?s parameters were simulated.

Tese (Doutorado) - Naval Postgraduate Scholl, Monterey, CA, 2017. / Devido a falta de auxílios na navegação subaquática, um sistema capaz de ajudar um veículo submersível a manter a precisão da posição, permitindo que ele permaneça subaquático por períodos mais longos, é extremamente desejável. A precisão e confiabilidade / Made available in DSpace on 2018-02-14T17:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2017. Added 1 bitstream(s) on 2019-02-13T19:12:12Z : No. of bitstreams: 1 000015dd.pdf: 3906657 bytes, checksum: f7516e210feff674af44c4ed61eae57f (MD5)

Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós Graduação e Pesquisa de Engenharia, Rio de Janeiro, 2015. / Bibliografia: p. 178-201. / Made available in DSpace on 2018-02-14T17:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015. Added 1 bitstream(s) on 2019-02-13T19:12:10Z : No. of bitstreams: 1 00000f04.pdf: 6205125 bytes, checksum: 4f555c737b989e1f3b1782a8ea74e01b (MD5)

Controlled Exposure Experiments revealed lesions in the statocysts of four cephalopod species of the Mediterranean Sea (Sepia officinalis, Loligo vulgaris, Illex coindetii and Octopus vulgaris), when exposed to relatively low intensity low frequency sounds. The analysis was performed through: scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy techniques of the whole inner structure of the cephalopod statocysts, especially on macula and crista; SEM of the epidermal lines of cephalopod hatchlings; and proteomic studies (2DE/MALDI –MS) of the statocyst’s endolymph. All exposed adult individuals presented the same lesions and the same incremental effects over time, consistent with a massive acoustic trauma observed in land species that were exposed to much higher intensities of sound. Immediately after exposure, the damage was observed in the macula statica princeps (msp) and in the crista sensory epithelium. Kinocilia on hair cells were either missing or were bent or flaccid. A number of hair cells showed protruding apical poles and ruptured lateral plasma membranes, most probably resulting from the extrusion of cytoplasmic material. Hair cells were also partially ejected from the sensory epithelium, and spherical holes corresponding to missing hair cells were visible in the epithelium. The cytoplasmic content of the damaged hair cells showed obvious changes, including the presence of numerous vacuoles and electron dense inclusions not seen in the control animals. The appearance of these lesions became gradually more pronounced in individuals after 12, 24, 48, 72, and 96 hours. Special attention was given to validate these findings with control animals that were caught, maintained and sequentially sacrificed following the same protocol as the exposed individuals. The statocyst ultrastructure was therefore revisited and a comparative analysis was carefully conducted to assess the lesions triggered by the exposure to noise This study also presents preliminary results of the sound effects on epidermal lines of cephalopod hatchlings. The lesions, consistent with an acoustic trauma, were identic in the three species that were exposed, but their evolution over time, in opposition with what was observed in the statocysts, were different, suggesting that the animal size and metabolic response might play a role in a possible recovery process. The analysis of noise effects in the statocyst endolymph by proteomic techniques was only conducted on Sepia officinalis. The presence of differential staining of gels from control and subjected to sound exposure individuals demonstrate that the injuries could be related to a possible physiological imbalance that would affect the protein levels of the endolymph. The lesions and findings described here are new to cephalopod pathology. Given that lowfrequency noise levels in the ocean are increasing (e.g. due to shipping, offshore industry, and naval maneuvers), that the role of cephalopods in marine ecosystems is only now beginning to be understood, and that reliable bioacoustic data on invertebrates are scarce, the present study and future investigations will bring an important contribution to the sustainable use of the marine environment. / Després de sotmetre'ls a experiments d'exposició controlada a sons de baixa intensitat i baixa freqüència es van observar lesions en els estatocists de quatre espècies de cefalòpodes de la mar Mediterrània (Sepia officinalis, Loligo vulgaris, Illex coindetii i Octopus vulgaris). L'anàlisi es va realitzar per mitjà de de microscòpia electronica d'escombratge (SEM) i de transmissió (TEM) de tota l'estructura interna de l'estatocist dels cefalòpodes, especialment en la màcula i en la crista, per SEM de les línees epidèrmiques de les larves dels cefalòpodes i per tècniques de proteòmica (2DE/MALDI-MS), de l'endolimfa de l'estatocist. Tots els estatocists d'individus adults de cefalòpodes exposats presentaven les mateixes lesions i aquests efectes eren més greus a mesura que passava el temps després de l'exposició als sons. Tots els animals exposats al soroll van mostrar lesions consistens amb trauma acústic massiu observat en altres espècies terrestres que havien estat exposades a intensitats molt més altes de so. Immediatament després de l'exposició, es van observar danys a la macula statica princeps (msp) i en l'epiteli sensorial de la crista. Els quinocilis de les cèl·lules ciliades desapareixien o es doblegaven i es tornaven flàccids. Un nombre important de cèl·lules ciliades mostraven els pols apicals sobresortint de l'epiteli sensorial, així com el trencament de les membranes plasmàtiques laterals, molt probablement com a resultat de l'extrusió de material citoplasmàtic. Les cèl·lules ciliades també van ser parcialment expulsades de l'epiteli sensorial deixant visibles forats esfèrics en el mateix. El contingut citoplasmàtic de les cèl·lules ciliades danyades va mostrar canvis obvis, com ara la presència de nombrosos vacúols i inclusions electrodenses que no es veien en els animals control. L'aparició d'aquestes lesions es va tornar gradualment més pronunciada en els individus analitzats després de 12, 24, 48, 72 i 96 hores. Es van validar curosament aquests resultats per mitjà de la comparació amb els animals control que van ser capturats, mantinguts i sacrificats de forma seqüencial seguint el mateix protocol que els individus exposats. La ultraestructura de l'estatocist va ser revisada i es va dur a terme un curós anàlisi comparatiu per tal d'avaluar les lesions provocades per l'exposició al soroll. Aquest estudi també presenta els resultats preliminars dels efectes del so en les línies epidèrmiques de cefalòpodes recent nascuts. Les lesions, consistens amb trauma acústic, eren idèntiques en les tres espècies que van ser exposades, però la seva evolució en el temps, en oposició amb el que es va observar en els estatocists, era diferent, cosa que suggereix que la grandària dels animals i la resposta metabòlica podria tenir influència en un possible procés de recuperació. L'avaluació dels efectes en l'endolimfa de l'estatocist per tècniques de proteòmica es va dur a terme només en Sepia officinalis. La presència de taques diferencials en els gels dels individus control i els sotmesos a exposició a so demostren que les lesions podrien estar relacionades amb un possible desequilibri fisiològic que tindria repercusions en els nivells proteics de l'endolimfa. Les lesions descrites aquí són noves pel que fa a la patologia dels cefalòpodes. Atès que els nivells de soroll de baixa freqüència a l'oceà estan augmentant (per exemple, a causa del transport, la indústria petrolera i les maniobres navals), que el paper dels cefalòpodes en els ecosistemes marins només ha començat a ser entès recentment, i que les dades bioacústiques fiables sobre els invertebrats són escasses, el present estudi i les investigacions futures aportaran una important contribució a l'ús sostenible del medi marí.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-08-10T14:10:24Z No. of bitstreams: 1 Gary Renato Vargas Canales.pdf: 4873826 bytes, checksum: b22c7b4e092c0e36518306a25aaa8bdb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T14:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gary Renato Vargas Canales.pdf: 4873826 bytes, checksum: b22c7b4e092c0e36518306a25aaa8bdb (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Underwater acoustics have an unrealized potential for multicomponent biotic and abiotic ecosystem characterization. A variety of methods (e.g., backscattering differences, clustering, Gaussian model) are currently used for multifrequency classification. This study aims at proposing and implementing a method based on the distribution of different groups of organisms echoes on multifrequency spatial planes, to be applied on acoustic data collected around oceanic islands of the Northeast Brazil. Initially, echoes of different groups of organism are defined a priori using in situ sampling. Then we apply an objective separation criteria based in the maximum difference of cumulated energy in each bi-frequency component, to maximize energy allocation within a given group when compared to the nearest one. This method was applied on four frequencies (38, 70, 120 and 200 kHz) data collected in the frame of the ABRAÇOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt) project, around Archipelago of Fernando de Noronha and Atoll das Rocas, an area characterized by a low productivity but high biodiversity. For this process, up to five bi-frequency components were used for group discrimination. By applying the method we could discriminated six groups: Fish like (Sv38 ~ Sv70 ~ Sv120), two types of High Resonant at 38 kHz (Sv38 > Sv70 > Sv120 > Sv200) associated to gelatinous, Fluid Like (Sv38 < Sv70 < Sv120) associated to crustacean macrozooplankton, High Resonant at 70 kHz (Sv38 < Sv70 > Sv120 > Sv200) associated to algae, and a group of Unclassified echoes. Results are coherent in terms of distribution pattern of each group. Among other we could reveal the importance of gelatinous that were the dominant group in the vicinity of oceanic islands where it formed a dense layer above the thermocline. These results open new perspectives to improve knowledge on the patterns of distribution and the interaction of a variety of functional groups in this and other aquatic ecosystems. / A acústica submarina tem um potencial ainda não aproveitado no que diz respeito à caracterização da variedade de componentes bióticos dos ecossistemas. Atualmente muitos métodos (e.g., diferença da refletividade, modelos gaussianos) são usados para classificação multifrequência. Este estudo tem o objetivo de propor e implementar um método baseado na distribuição espacial multifrequência dos ecos de diferentes grupos de organismos, com aplicação em ilhas oceânicas do Nordeste do Brasil. Inicialmente, os ecos dos diferentes grupos de organismos são definidos através de amostras obtidas in situ. Posteriormente, aplica-se um critério de separação objetiva baseado na máxima diferença de energia acumulada em cada componente de duas frequências para maximizar a quantidade de energia dentro de cada grupo, quando comparadas com o grupo mais próximo. Este método foi aplicado usando dados coletados com quatro frequências (38, 70, 120 e 200 kHz) durante a campanha ABRAÇOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt), no entorno do Arquipélago Fernando de Noronha (FDN) e Atol das Rocas (ADR), uma região caracterizada pela baixa produtividade e alta biodiversidade. Durante este processo, foram utilizados até cinco componentes bi-frequência. A aplicação desta metodologia permitiu a separação de 6 grupos: Peixes (Sv38 ~ Sv70 ~ Sv120), dois tipos de Ressonantes a 38 kHz (Sv 38 > Sv70 > Sv120 > Sv200) associados com gelatinosos, Fluid-like (Sv38 < Sv70 < Sv120) associados com o zooplâncton, Ressonantes a 70 kHz (Sv38 < Sv70 > Sv120 > Sv200), associados com algas e um grupo de ecos “Não definidos”. Os resultados são coerentes em termos dos padrões de distribuição de cada um dos grupos. Pode-se observar a importância dos gelatinosos, que são o grupo dominante ao redor de FDN e ADR, formando uma densa camada sobre a termoclina. Estes resultados abrem novas possibilidades a serem exploradas acerca do conhecimento dos padrões de distribuição e interação de vários grupos biológicos em ecossistemas aquáticos.

[EN] Marine aquaculture production has increased considerably in recent years due to the scarcity of fisheries resources and increased demand. Gilthead sea bream and European sea bass are among the most interesting species for cultivation in Spain and is usually cultivated in floating cages systems. Fish growth and biomass estimations are essential to prepare the production plan of fish farms, as well as to organize and to perform management operations. It is necessary to optimize these production processes, not only to improve economic profitability but also to minimize the environmental impact of the facilities. Acoustic techniques are most appropriate for remote sensing in the water, because acoustic waves travel long distances. For several decades acoustic methods have been employed to detect shoals of fish, so that the information provided by sonars and echo sounders is an important factor in the efficiency of current fishing operations. Today acousticians are investigating ways to accurately determine the biomass in cages by noninvasive techniques, which go through the estimation of fish abundance and size distribution. The methodology of scientific or commercial echo sounders have been directed mainly towards pelagic fishing, and it is necessary to evaluate whether the equipment and algorithms can be applied in the control of marine aquaculture farms. In order to evaluate the biomass of fish in cages, two techniques for estimating size are evaluated in this thesis, whilst the study of energy returned by the school of fish is addressed to estimate abundance, as discussed in Chapter 1. Also the acoustic response of pellets by size is characterized. In Chapter 2 general information about gilthead sea bream and European sea bass and their farming in floating cages is included. The basic concepts and formulations used in acoustics to estimate biomass are described in Chapter 3, which are useful for understanding this thesis. In Chapter 4 the suitability of using scientific sounders for estimating size is studied, with the peculiarity that fish are close to transducer. Ventral and dorsal aspects of the target strength (TS) are measured for different sizes of gilthead sea bream. TS measurements at close distances to transducer imply a series of complications and uncertainties. The relationship between TS and size will allow indirect estimation of fish size from acoustic measurements. In Chapter 5, applicability of scientific echo sounders for estimation of average size and abundance of fish in cages of gilt head sea bream and European sea bass in production conditions, which are characterized by a reduced distance between transducer and fish as well as high densities, is evaluated. The study of dorsal TS for determining fish size is limited to the volume above the shoal where detections from isolated fish are obtained, being unviable the evaluation at greater distances where the high density of school hinters the echo detection from multiple targets. The abundance of fish is evaluated by integrating energy backscattered by the school. In Chapter 6 an alternative method for estimating fish size is proposed, based on measurement of the difference of flight time between two peaks of the same echo, which correspond to reflections of the pulse transmitted in different parts of fish body. Finally, in Chapter 7 the acoustic response of pellets versus their size is measured using a scientific echo sounder, enabling the detection and identification of pellets fall. / [ES] La acuicultura marina ha aumentado considerablemente su producción en los últimos años debido a la escasez de recursos pesqueros y al aumento de la demanda. La dorada y la lubina son unas de las especies más interesantes para su cultivo en España y se cultivan normalmente en sistemas de jaulas flotantes. La estimación del crecimiento de los peces y la biomasa son esenciales en la preparación del plan de producción de granjas de peces, así como para organizar y llevar a cabo operaciones de gestión. La optimización de los procesos de producción, no sólo consigue mejorar la rentabilidad económica, sino que también permite minimizar el impacto ecológico de las instalaciones. Las técnicas acústicas resultan las más apropiadas para la detección remota en el agua, pues las ondas acústicas permiten recorrer grandes distancias. Desde hace algunas décadas se han estado empleando métodos acústicos para la detección de bancos de peces, de forma que la información proporcionada por sónares y ecosondas resulta un factor importante en la eficiencia de las operaciones actuales de pesca. Hoy en día se está investigando la manera de determinar de forma precisa la biomasa presente en jaulas mediante técnicas acústicas no invasivas, que pasan por la estimación de la abundancia de peces y la distribución de tamaños. La metodología de ecosondas científicas o comerciales se ha orientado principalmente hacia la pesca pelágica, y resulta necesario evaluar si el equipo y los algoritmos pueden aplicarse en el control de granjas de acuicultura marina. Con el fin de evaluar la biomasa de peces en jaulas, en esta tesis se evalúan dos técnicas para la estimación de la talla y se aborda el estudio de la energía devuelta por el cardumen de peces para la estimación de la abundancia, tal y como se comenta en el Capítulo 1. De igual modo se caracteriza la respuesta acústica del pienso en función de su calibre. En el Capítulo 2 se incluye información general sobre la dorada y la lubina y su cultivo en jaulas flotantes. Los conceptos básicos y las formulaciones empleadas en acústica para la estimación de biomasa se describen en el Capítulo 3, que resultan útiles para la comprensión de esta tesis. En el Capítulo 4 se estudia la idoneidad del uso de ecosondas científicas para la estimación de la talla, con la particularidad de que los peces se encuentran situados a distancias próximas al transductor. Se mide el aspecto ventral y dorsal del target strength (TS) para diferentes tallas de dorada, que a distancias tan próximas al transductor lleva implícita una serie de complicaciones e incertidumbres. La relación del TS con la talla permitirá estimar de forma indirecta el tamaño de los peces a partir de mediciones acústicas. En el Capítulo 5 se evalúa la aplicabilidad de ecosondas científicas de forma dorsal en la estimación de la talla promedio y la abundancia de peces en jaulas de dorada y lubina en condiciones de producción, que se caracteriza por una reducida separación entre el transductor y los peces así como por densidades elevadas. El estudio del TS para la determinación del tamaño queda limitado a la zona superior del cardumen donde se pueden obtener detecciones de peces aislados, siendo inviable su evaluación a mayores distancias donde la elevada densidad del cardumen hace inevitable la detección de ecos procedentes de múltiples blancos. La abundancia de peces se evalúa mediante la integración de la energía retrodispersada por el banco. En el Capítulo 6 se propone un método alternativo para la estimación del tamaño de los peces basado en la medida de la diferencia del tiempo de vuelo entre dos máximos de un mismo eco, que corresponden a las reflexiones del pulso transmitido en diferentes partes del cuerpo del pez. Por último, en el Capítulo 7 se caracteriza la respuesta acústica del pienso en función de su calibre empleando una ecosonda científica, que permitirá la d / [CAT] L'aqüicultura marina ha augmentat considerablement la seua producció en els últims anys a causa de la manca de recursos pesquers i l'augment de la demanda. La daurada i el llobarro són unes de les espècies més interessants per al seu cultiu a Espanya i es conrea normalment en sistemes de gàbies flotants. L'estimació del creixement dels peixos i la biomassa són essencials en la preparació del pla de producció de granges de peixos, així com per a organitzar i dur a terme operacions de gestió. L'optimització dels processos de producció, no només aconsegueix millorar la rendibilitat econòmica, sinó també per minimitzar l'impacte ecològic de les instal·lacions. Les tècniques acústiques resulten les més apropiades per a la detecció remota en l'aigua, degut a que les ones acústiques permeten recórrer grans distàncies. Des de fa algunes dècades s'han estat utilitzant mètodes acústics per a la detecció de bancs de peixos, de manera que la informació proporcionada per sonars i ecosondes resulta un factor important en l'eficiència de les operacions actuals de pesca. Hui en dia s'està investigant la manera de determinar de forma precisa la biomassa present en gàbies mitjançant tècniques acústiques no invasives, que passen per l'estimació de l'abundància de peixos i la distribució de la grandària. La metodologia d'ecosondes científiques o comercials s'ha orientat principalment cap a la pesca pelàgica, i resulta necessari avaluar si l'equip i els algoritmes poden aplicar-se en el control de granges d'aqüicultura marina. Per tal d'avaluar la biomassa de peixos en gàbies, en aquesta tesi s'avaluen dues tècniques per a l'estimació de la talla i s'aborda l'estudi de l'energia retornada pel banc de peixos per a l'estimació de l'abundància, tal com es comenta en el Capítol 1. De la mateixa manera es caracteritza la resposta acústica del pinso en funció del seu calibre. En el Capítol 2 s'inclou informació general sobre l'orada i el llobarro i el seu cultiu en gàbies flotants. Els conceptes bàsics i les formulacions utilitzades en acústica per a l'estimació de biomassa es descriuen en el Capítol 3, que resulten útils per a la comprensió d'aquesta tesi. En el Capítol 4 s'estudia la idoneïtat de l'ús de ecosondes científiques per a l'estimació de la talla, amb la particularitat que els peixos es troben situats a distàncies pròximes al transductor. Es mesura l'aspecte ventral i dorsal del target strength (TS) per diferents talles d'orada, que a distàncies tan properes al transductor porta implícita una sèrie de complicacions i incerteses. La relació del TS amb la talla permetrà estimar de forma indirecta la talla dels peixos a partir de mesures acústiques. En el Capítol 5 s'avalua l'aplicabilitat de ecosondes científiques de forma dorsal en l'estimació de la talla mitjana i l'abundància de peixos en gàbies d'orada i llobarro en condicions de producció, que es caracteritza per una reduïda separació entre el transductor i els peixos així com per densitats elevades. L'estudi del TS per a la determinació de la grandària queda limitat a la zona superior del banc, on es poden obtenir deteccions de peixos aïllats, sent inviable la seua avaluació a majors distàncies on l'elevada densitat del banc fa inevitable la detecció d'ecos procedents de múltiples blancs. L'abundància de peixos s'avalua mitjançant la integració de l'energia retrodispersada pel banc. Al Capítol 6 es proposa un mètode alternatiu per a l'estimació de la grandària dels peixos basat en la mesura de la diferència del temps de vol entre dos màxims d'un mateix eco, que corresponen a les reflexions del pols transmès en diferents parts del cos del peix. Finalment, en el Capítol 7 es caracteritza la resposta acústica del pinso en funció del seu calibre emprant una ecosonda científica, que permetrà la detecció i identificació de la caiguda del pinso sobrant. / Soliveres González, E. (2015). Estimación de biomasa de peces en granjas marinas mediante ultrasonidos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58612 / TESIS

The main objective of this research is the design and development of two different underwater acoustic emitters aimed to the deep-sea KM3NeT neutrino telescope, more specifically for the Acoustic Positioning System (APS) and for the calibration of the acoustic neutrino detection technique. The KM3NeT project is a new optical-based deep-sea neutrino telescope, currently under construction. The main objectives of the KM3NeT telescope are the discovery and observation of high-energy neutrino sources in the Universe and the determination of the mass hierarchy of neutrinos. The KM3NeT detectors consist of three-dimensional arrays of light sensor modules distributed over large volumes of the transparent water in the deep Mediterranean Sea. The sensor modules register the time of arrival of the light and the brightness of the light to reconstruct the direction and energy of the neutrino. In order to achieve an accurate deployment of the mechanical structures and a precise reconstruction of neutrino induced events, the telescope includes an APS as mandatory sub-system that provides an accurate position of the mechanical structures in real time. Additionally, the APS could also be an excellent tool to study the feasibility of an acoustic neutrino detector and a possible correlation between acoustic and optical signals. The new detector KM3NeT is an excellent opportunity to continue with the study of the acoustic neutrino detection. The acoustic detection would allow the combination of the two neutrino detection techniques for a hybrid underwater neutrino telescope, especially considering that the optical based telescope needs acoustic sensors to monitor the position of the sensors. An Acoustic Beacon (AB) as part of the APS of KM3NeT has been developed in this thesis. Previously, the first emitter prototype was developed and it was installed in previous neutrino telescopes, such as ANTARES and NEMO, in order to be tested in situ. The analyses of the in situ test with the prototypes were performed as part of this thesis. The results obtained from the tests showed that the requirements for the positioning system are accomplished, just needing few improvements for the final version. The final version of the AB is composed by a piezo-ceramic transducer and an electronic board integrated in a single piece in a cylindrical hard-anodized aluminium vessel. The design and the work done for a precise laboratory test was performed achieving optimal results in all aspects As second main work performed in this thesis, a parametric transducer array able to mimic the acoustic signal generated by Ultra-High Energy (UHE) neutrino interaction in water was designed and developed. The first part was designing a single transducer able to emit parametrically the acoustic neutrino signal. Afterwards, the design of the complete array system composed of few units was performed in order to achieve a more energetic and directional bipolar pulse. / El objetivo principal de esta investigación es el diseño y desarrollo de dos tipos de emisores acústicos diferentes para ser utilizados en el telescopio submarino de neutrinos KM3NeT, en concreto, uno como emisor en el sistema de posicionamiento acústico (APS) y otro para la calibración de la detección acústica de neutrinos. El proyecto KM3NeT es un telescopio óptico de neutrinos, que actualmente está en fase de construcción, y está ubicado en las profundidades del mar. Los objetivos principales del telescopio son el descubrimiento y la observación de las fuentes que originan los neutrinos de alta energía en el universo y la determinación de la jerarquía de masas de los neutrinos. Los detectores de KM3NeT consisten en conjuntos tridimensionales de módulos de sensores de luz distribuidos en grandes volúmenes de agua en las profundidades del mar Mediterráneo. Los módulos de sensores ópticos registran el tiempo de llegada de la luz y el brillo de la luz para reconstruir la dirección y la energía del neutrino. Con objeto de lograr una implementación correcta de las estructuras mecánicas y una reconstrucción precisa de los eventos del neutrino, el telescopio incluye el APS como subsistema necesario para proporcionar la posición exacta de las estructuras mecánicas en tiempo real. Además, el APS puede ser una herramienta excelente para estudiar la viabilidad de un detector de neutrinos acústico y de una posible correlación entre la señal acústica y óptica. El nuevo detector KM3NeT es una oportunidad para continuar con el estudio de detección acústica de neutrinos. La detección acústica permitiría la combinación de las dos técnicas de detección de neutrinos para un telescopio submarino de neutrinos híbrido, y más aún, teniendo en cuenta que el telescopio óptico necesita de sensores acústicos para monitorizar la posición de los sensores. En esta tesis, por un lado, se ha desarrollado un emisor acústico (AB) como parte del APS de KM3NeT. Previamente, se desarrolló el primer prototipo del emisor acústico, el cual se instaló en anteriores telescopios de neutrinos, concretamente en ANTARES y NEMO, con el fin de comprobar su funcionamiento in situ. Como parte de la tesis, se realizaron los análisis de las pruebas in situ y los resultados obtenidos mostraron que cumplía los requisitos del sistema de posicionamiento, únicamente se necesitaron algunas mejoras para la versión final. La versión final del AB está compuesta por un transductor piezo-cerámico y una placa electrónica integrado en una sola pieza en un recipiente cilíndrico de aluminio anodizado. El diseño y el trabajo realizado para una calibración precisa de laboratorio se llevó a cabo, logrando resultados óptimos en todos los aspectos requeridos. El segundo trabajo principal desarrollado en esta tesis consistió en el diseño de un array paramétrico de transductores capaz de imitar la señal acústica generada por la interacción del neutrino de ultra-alta energía (UHE) en el agua. La primera parte de su diseño se centró en el desarrollo de un transductor individual capaz de emitir paramétricamente la señal acústica del neutrino. Posteriormente, se realizó el diseño del array completo compuesto por varias unidades del transductor diseñado, con el objeto de lograr un pulso bipolar más enérgico y directivo. / L'objectiu principal d'esta investigació és el disseny i desenvolupament de dos tipus d'emissors acústics diferents per a ser utilitzats en el telescopi submarí de neutrins KM3NET, en concret, ú com emissor en el sistema de posicionament acústic (APS) i altre per a la calibració de la detecció acústica de neutrins. El projecte KM3NET és un telescopi òptic de neutrins, que actualment està en fase de construcció, i està ubicat en les profunditats del mar. Els objectius principals del telescopi són el descobriment i l'observació de les fonts que originen els neutrins d'alta energia en l'univers i la determinació de la jerarquia de masses dels neutrins. Els detectors de KM3NET consisteixen en conjunts tridimensionals de mòduls de sensors de llum distribuïts en gran volums d'aigua en el Mediterrani. Els mòduls de sensors òptics registren el temps d'aplegada de la llum i la intensitat de la llum per a reconstruir la direcció i l'energia del neutrí. Com objectiu d'aconseguir una implementació correcta de les estructures mecàniques i una reconstrucció precisa dels events del neutrí, el telescopi inclou l'APS com subsistema necessari per a proporcionar la posició exacta de les estructures mecàniques en temps real. A mes, l'APS pot ser una ferramenta excel¿lent per a estudiar la viabilitat d'un detector de neutrins acústic i d'una possible correlació entre el senyal acústic i òptic. El nou detector KM3NET és una oportunitat per a continuar en l'estudi de detecció acústica del neutrí. La detecció acústica permetria la combinació de les dos tècniques de detecció de neutrins per a un telescopi submarí de neutrins híbrid, i més encara, tenint en compte que el telescopi òptic necessita de sensors acústics per a monitoritzar la posició dels sensors. En aquesta tesis, per un costat, s'ha dissenyat un emissor acústic (AB) com part de l'APS de KM3NET. Prèviament, se desenvolupà el primer prototip de l'emissor acústic, el qual s'instal¿là en anteriors telescopis de neutrins, concretament en ANTARES i NEMO, amb el fi de comprovar-se el seu funcionament in situ. Com part de la tesis, es realitzaren els anàlisis de les proves in situ i els resultats obtinguts mostraren que complia els requisits del sistema de posicionament, únicament necessitant-se d'algunes millores per a la versió final. La versió final de l'AB està composta per un transductor piezo-ceràmic i una placa electrònica integrats en una sola peça en un recipient cilíndric d'alumini anoditzat. El disseny i el treball realitzat per a una calibració precisa de laboratori es va dur a terme, aconseguint resultats òptims en tots els aspectes requerits. Com segon treball principal desenvolupat en esta tesis, s'ha dissenyat un array paramètric de transductors capaç d'imitar el senyal acústic generat per l'interacció del neutrí d'ultra-alta energia (UHE) en l'aigua. La primera part de disseny es centrà en el desenvolupament d'un transductor individual capaç d'emetre paramètricament el senyal acústic del neutrí. Posteriorment, es va realitzar el disseny de l'array complet compost per varies unitats del transductor dissenyat, amb l'objectiu d'aconseguir un pols bipolar més energètic i directiu. / Saldaña Coscollar, M. (2017). Acoustic System Development for Neutrino Underwater Detectors [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/85981 / TESIS

O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento. / Passive Acoustic Monitoring (PAM) refers to the use of systems to listen and record underwater soundscape, in order to detect, track and identify sound sources through the pressure waves that they produce. It is said to be passive as these systems only hear, not put noise in the environment, such as sonars. Underwater PAM has various application areas, such as military surveillance systems, port security, environmental monitoring, development of population density rates of species, species identification, etc. National technology in the field is practically nonexistent despite its importance. In this context, this paper aims to contribute to the national technology development in the field by designing, building, and operating a self-contained PAM equipment, also developing signal-processing methods for automated detection of underwater acoustic events. A device, named \"OceanPod\"which has characteristics such as low manufacturing cost, flexibility and ease of setup and use, intended for scientific, industrial research and environmental control was developed. Several prototypes of the equipment were built and used in several missions at seawaters. These missions monitoring, enabled start creating an acoustic database, which provided the raw material for the automated acoustic events detectors and realtime test. Additionally, it is also proposed a new method of detecting, identifying sound events, based on statistical analysis of the time-frequency representation of the acoustic signals. This new method has been tested in the detection of cetaceans present in the database generated by missions monitoring.

O Monitoramento Acústico Passivo (PAM) submarino refere-se ao uso de sistemas de escuta e gravação subaquática, com o intuito de detectar, monitorar e identificar fontes sonoras através das ondas de pressão que elas produzem. Se diz que é passivo já que tais sistemas unicamente ouvem, sem perturbam o meio ambiente acústico existente, diferentemente de ativos, como os sonares. O PAM submarino tem diversas áreas de aplicação, como em sistemas de vigilância militar, seguridade portuária, monitoramento ambiental, desenvolvimento de índices de densidade populacional de espécies, identificação de espécies, etc. Tecnologia nacional nesta área é praticamente inexistente apesar da sua importância. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com o desenvolvimento de tecnologia nacional no tema através da concepção, construção e operação de equipamento autônomo de PAM e de métodos de processamento de sinais para detecção automatizada de eventos acústicos submarinos. Foi desenvolvido um equipamento, nomeado OceanPod, que possui características como baixo custo de fabrica¸c~ao, flexibilidade e facilidade de configuração e uso, voltado para a pesquisa científica, industrial e para controle ambiental. Vários protótipos desse equipamento foram construídos e utilizados em missões no mar. Essas jornadas de monitoramento permitiram iniciar a criação de um banco de dados acústico, o qual permitiu fornecer a matéria prima para o teste de detectores de eventos acústicos automatizados e em tempo real. Adicionalmente também é proposto um novo método de detecção-identificação de eventos acústicos, baseado em análise estatística da representação tempo-frequência dos sinais acústicos. Este novo método foi testado na detecção de cetáceos, presentes no banco de dados gerado pelas missões de monitoramento. / Passive Acoustic Monitoring (PAM) refers to the use of systems to listen and record underwater soundscape, in order to detect, track and identify sound sources through the pressure waves that they produce. It is said to be passive as these systems only hear, not put noise in the environment, such as sonars. Underwater PAM has various application areas, such as military surveillance systems, port security, environmental monitoring, development of population density rates of species, species identification, etc. National technology in the field is practically nonexistent despite its importance. In this context, this paper aims to contribute to the national technology development in the field by designing, building, and operating a self-contained PAM equipment, also developing signal-processing methods for automated detection of underwater acoustic events. A device, named \"OceanPod\"which has characteristics such as low manufacturing cost, flexibility and ease of setup and use, intended for scientific, industrial research and environmental control was developed. Several prototypes of the equipment were built and used in several missions at seawaters. These missions monitoring, enabled start creating an acoustic database, which provided the raw material for the automated acoustic events detectors and realtime test. Additionally, it is also proposed a new method of detecting, identifying sound events, based on statistical analysis of the time-frequency representation of the acoustic signals. This new method has been tested in the detection of cetaceans present in the database generated by missions monitoring.