声呐测深及探鱼的原理及应用

2018-05-05 23:05:13 93

环境气象|空气质量|海洋环境|水质水文|植物生态

测深传感器的主要原理?

深度传感器的主要部件是压电陶瓷元件,该元件将电脉冲转换成声波,当声波返回时,压电陶瓷元件将声波转换回电能。 压电元件通常是圆盘形式,但它们也可以是条形或环形。 传感器可以包含称为阵列的一个元件或连接在一起的一系列元件。 传感器由六个独立的部件组成:

    •  压电元件或元件阵列
    •  外壳
    •  声窗
    •  封装材料
    •  吸音材料
    •  线缆 

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传感器如何测量水深?

测深仪能够测量出发射器发射声波和接收回波之间的时间。声波在水中传播速度大概1463米/秒(4,800 ft/s)。根据声波发送和接收所用的时间,乘以声波在水中的传输速度,可以计算出该物体的距离。测深仪内部信号处理系统可以直接输出水深结果,并提供给客户。

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传感器如何知道底部形状? 

随着船在水中移动,一些声波的回声比其他声音回波得更快。我们知道所有的声波在水中以相同的速度行进,当声场的一部分中的声波比另一部分的声波返回更快时,这是因为声波探测到更加到靠近传感器的位置。 这些更快返回的声波反映了水下的隆起和凸起。传感器能够检测底部是软的还是硬的,甚至可以区分杂草和岩石,因为声波将以稍微不同的方式从这些表面回波。

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传感器如何探测鱼? 

传感器可以探测鱼,因为它能够感测到鱼鳔。几乎每个鱼都有一个被称为鳔的器官,它使得鱼容易地适应不同深度的水压。它可以增加或减少气囊中的气体量以调节鱼的浮力。由于气囊含有气体,因此与鱼的肉和骨以及周围的水密度大不相同。这种密度差异导致回波的特异性,则可以反映出鱼。 传感器接收回波,并能够识别这些差异, 然后显示出鱼。

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宽频与非宽频

Airmar通过使用独特的陶瓷材料获得了卓越的结果。它允许传感器在宽范围的频率下工作,同时保持灵敏度。根据定义,这些宽频传感器是低Q设备(参见“Q”段落)。也就是说,它们表现出非常低的声音。传感器与传感器之间几乎没有变化。此外,宽频传感器相对免受老化的影响,因此它们的频率范围随时间保持稳定。

Airmar是率先推出经济实惠的宽频传感器的厂家。这是一种现如今能够提供更好鱼类检测的技术,将会在今后的回声测试中继续专业。虽然这些传感器制造成本更高,但现在和未来的好处确是巨大的。

宽频传感器增强了现今鱼探市场鱼类的探测能力,它给出更好的定义,使得区分鱼类和鱼类之间,以及鱼类与底部之间更为容易。

宽频优势

大多数回声探测器现在都可以调节运行频率和功率输出。虽然这些都是优质产品,但这些设计是未来事物的前兆。 具有调整频率的能力,回声测深可以在160 kHz至260 kHz频段的任何地方操作Airmar的宽频陶瓷。 通过选择不同的工作频率,两个或更多的声波发射器可以同时工作而不受干扰。根据不同的任务可以调整不同的工作频率。降低运行频率可增加波束宽度和深度探测能力;提高频率则使波束宽度变窄,增加回声定义,提高高速性能。

宽频未来的好处

这才是真正令人兴奋的地方!在今天的鱼类探测器中,良好的鱼类探测是通过发送长脉冲来获得的,这给鱼类探测提供了更多的能量。使用长脉冲,不能够区分开来紧密在一起的鱼。接近底部的鱼经常出没在底部附近,难以或不可能被发现。

Airmar的宽频换能器可实现调频(FM)传输,也叫作CHIRP或编码传输。使用FM传输,您可以获得长脉冲的优点,在目标上聚集更多的能量,或者使用短脉冲来区分紧密间隔的鱼,以及探测到底部或接近底部的鱼。这是因为传输的编码是已知的,并且返回的回波也被类似的编码。该技术也称为脉冲压缩。总之,使用FM是未来鱼类探测的方向,将会大大提高目标分辨率和信噪比。 Airmar的宽频传感器将使这种情况发生

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