Многолучевые судовые бортовые эхолоты.
Применение однолучевого эхолота при построении рельефа дна обладает существенным недостатком - большое время, необходимое для проведения измерений. Другой недостаток состоит в неточности построения батиметрии между данными, полученными по промерным галсам. Дело в том, что однолучевой эхолот дает точные данные о глубине только под собой (по линии галса), а вот между галсами в процессе обработки производится их экстраполяция согласно некоторой модели, которая вовсе может и не соответствовать реальному рельефу дна. Для устранения этих недостатков в настоящее время применяются гидролокаторы, позволяющие получать не только значение глубины под собой, но и сбоку о линии движения судна, то есть реализующих площадную съемку. К таким гидролокаторам относится многолучевой эхолот (МЛЭ).
Приемопередающая антенна МЛЭ представляет собой крест Миллса, который позволяет, кроме вертикального луча, формировать до 120 наклонных лучей вправо и влево от вертикального луча. Применение креста Миллса по сравнению с полновесной фазированной решеткой позволяет упростить приемопередающую систему МЛЭ. Однако применение креста Миллса приводит к потерям в отношении сигнал/шум, что влечет к уменьшению дальности действия гидролокатора (полосы обзора).
На рис. 1 показаны озвученные области на поверхности дна передающей антенной и приемными антеннами.
Рисунок 1. Области, озвученные на поверхности дна приемной и передающей антеннами МЛЭ
Передающая антенна озвучивает только одну область – узкую полоску на поверхности дна, направленную перпендикулярно к линии движения носителя антенны МЛЭ, в то время как приемная антенна формирует несколько( до120) на каждый борт узких полосок, направленных вдоль линии движения носителя антенн МЛЭ. За счет пересечения озвученных поверхностей образуются суммарные лучи, размером примерно (1*1) градус.
Такое построение антенной системы приводит к необходимости применения многоканального приемного тракта. Число каналов в приемном тракте равно числу лучей и доходит до 120. Таким образом следует отметить достаточно сложную аппаратную часть МЛЭ.
Измерение глубины производится отдельно по каждому лучу по следующему алгоритму. В процессе съемки проводится измерение угла отклонения каждого луча от вертикали и время распространения акустического сигнала по каждому лучу до дна и обратно. Далее, используя простые геометрические соотношения прямоугольного треугольника: рассчитывается глубина (вертикальный катет) по каждому лучу, зная длину гипотенузы и угол при вершине угла.
На практике в процессе обработки из 120 лучей реально используется только половина из них, что приводит к тому, что получаемая общая полоса обзора при проведении съемки составляет до трех глубин на оба борта. Причиной этого является влияние изменения скорости звука с глубиной или профиль скорости звука, поскольку изменение скорости звука по трассе распространения акустического колебания приводит к искривлению его траектории. Искривление траектории луча наиболее сильно для дальних лучей. Поэтому при работе с МЛЭ особое внимание следует уделять качеству данных о профилях скорости звука в месте проведения измерений.
Антенная система МЛЭ размещается, как правило, в днище судна. Это свойственно для МЛЭ, применяемых для измерения глубин в морях и океанах. Однако последнее время основные работы стали вестись на реках и шельфе морей, в связи с чем при проведении измерений стали использоваться антенные системы, которые крепятся к бортам судна с помощью штанг.
Для измерения реальных углов отклонения лучей от вертикали в МЛЭ необходимы в обязательном порядке датчики крена и дифферента. Некоторые МЛЭ построены так, что излучение производится только тогда, когда вертикальный луч приемной антенны находится строго вертикально, что определяется по датчику крен-дифферента. В условиях качки это приводит к тому, что зондирование, а значит и получение данных о глубинах, производится неравномерно вдоль линии галса.
В прилагаемом файле находится список МЛЭ наиболее известных производителей, основные характеристики, ссылки на сайты производителей.
 Многолучевые эхолоты | [ ] | 201 Kb |