Многолучевой эхолот — Multibeam echosounder

Многолучевой эхолот является типом гидролокатора , который используется для отображения на морской день. Как и другие гидролокаторы, многолучевые системы излучают звуковые волны в форме веера под корпусом корабля. Время, необходимое звуковым волнам, чтобы отразиться от морского дна и вернуться к приемнику, используется для определения глубины воды. В отличие от других сонаров, многолучевые системы используют формирование луча для извлечения информации о направлении из возвращающихся звуковых волн, создавая ряд показаний глубины на основе одного сигнала.

Содержание

История и прогресс

Многолучевые гидролокаторные системы зондирования, также известные как swathe (британский английский) или swath (американский английский), изначально использовались в военных целях. Система зондирования с помощью гидроакустической решетки (SASS) была разработана в начале 1960-х годов ВМС США совместно с General Instrument для картирования больших участков дна океана для облегчения подводной навигации своих подводных сил. SASS был протестирован на борту USS Compass Island (AG-153) . Последняя система антенных решеток, состоящая из шестидесяти одного луча на один градус с шириной полосы обзора, примерно в 1,15 раза превышающей глубину воды, была затем установлена ​​на USNS Bowditch (T-AGS-21) , USNS Dutton (T-AGS-22) и USNS. Михельсона (Т-АГС-23) .

Начиная с 1970-х годов такие компании, как General Instrument (ныне SeaBeam Instruments, часть L3 Klein ) в США , Krupp Atlas (ныне Atlas Hydrographic ) и Elac Nautik (теперь часть Wärtsilä Corporation) в Германии , Simrad (ныне Kongsberg) Maritime ) в Норвегии и RESON, в настоящее время Teledyne RESON A / S в Дании разработали системы, которые могут быть установлены на корпусах больших судов , а затем и малых судов (по мере совершенствования технологий и увеличения рабочих частот).

Первый коммерческий многолучевой прибор теперь известен как SeaBeam Classic и был введен в эксплуатацию в мае 1977 года на австралийском исследовательском судне HMAS Cook. Эта система производила до 16 лучей по дуге 45 градусов. Термин «SeaBeam Classic» ( ретроним ) был придуман после того, как производитель разработал новые системы, такие как SeaBeam 2000 и SeaBeam 2112 в конце 1980-х годов.

Вторая установка SeaBeam Classic была на французском исследовательском судне Jean Charcot. Массивы SB Classic на Charcot были повреждены в результате заземления, и SeaBeam был заменен на EM120 в 1991 году. Хотя кажется, что первоначальная установка SeaBeam Classic использовалась мало, другие широко использовались, и последующие установки были выполнены на многих сосуды.

По мере совершенствования технологий в 1980-х и 1990-х годах были разработаны высокочастотные системы, подходящие для картирования с высоким разрешением на мелководье, и такие системы широко используются для гидрографических съемок мелководья в поддержку навигационных карт . Многолучевые эхолоты также широко используются для геологических и океанографических исследований, а с 1990-х годов — для морских разведок нефти и газа и прокладки кабелей на морском дне.

В 1989 году компания Atlas Electronics (Бремен, Германия) установила глубоководный многолучевой прибор второго поколения Hydrosweep DS на немецкое исследовательское судно Meteor. Hydrosweep DS (HS-DS) создавал до 59 лучей в полосе 90 градусов, что было значительным улучшением и изначально было усилено льдом. Ранние системы HS-DS были установлены на RV Meteor (1986) (Германия), RV Polarstern (Германия), RV Maurice Ewing (США) и ORV Sagar Kanya (Индия) в 1989 и 1990 годах, а затем на нескольких другие суда , в том числе Р. Томас Г. Томпсон (США) и RV Хакурей Maru (Япония).

Поскольку стоимость компонентов снизилась, количество проданных и находящихся в эксплуатации многолучевых систем значительно увеличилось. Переносные системы меньшего размера могут эксплуатироваться на небольших пусковых или тендерных судах, в отличие от старых систем, которые требовали значительного времени и усилий для прикрепления к корпусу корабля. Некоторые многолучевые эхолоты, такие как Teledyne Odom MB2, также включают датчик движения на лицевой стороне акустического преобразователя, что позволяет еще быстрее устанавливать их на небольших судах. Подобные многолучевые эхолоты позволяют многим небольшим компаниям, занимающимся гидрографической съемкой, перейти от традиционных однолучевых эхолотов к системам обзора.

Многолучевые данные включают батиметрию, обратное акустическое рассеяние и данные о толщине воды. Газовые шлейфы, которые в настоящее время обычно идентифицируются в данных многолучевых измерений в разносах воды, называются факелами.

Теория Операции

Многолучевой эхолот — это устройство, которое обычно используется гидрографами для определения глубины воды и характера морского дна. Большинство современных систем работают, передавая широкий акустический веерообразный импульс от специально разработанного преобразователя по всей полосе поперечной полосы с узкой полосой вдоль дорожки, а затем формируют несколько приемных лучей ( формирование луча ), которые намного уже в поперечной полосе (около 1 градуса в зависимости от системы) . Затем с помощью этого узкого луча устанавливается время прохождения акустического импульса в двух направлениях с использованием алгоритма обнаружения дна. Если скорость звука в воде известна для полного профиля водяного столба, глубину и положение отраженного сигнала можно определить по углу приема и времени двустороннего распространения.

Для определения угла передачи и приема каждого луча многолучевому эхолоту требуется точное измерение движения гидролокатора относительно декартовой системы координат. Измеряемые значения обычно включают вертикальную вертикальную тягу, тангаж, крен, рыскание и курс.

Для компенсации потерь сигнала из-за расширения и поглощения в приемник встроена схема переменного усиления .

Для глубоководных систем требуется управляемый передающий луч для компенсации тангажа. Этого также можно добиться с помощью формирования луча.

Многолучевой эхолот — Multibeam echosounder

Многолучевой эхолот является типом гидролокатора , который используется для отображения на морской день. Как и другие гидролокаторы, многолучевые системы излучают акустические волны веерообразно под приемопередатчиком многолучевого эхолота. Время, за которое звуковые волны отражаются от морского дна и возвращаются в приемник, используется для расчета глубины воды. В отличие от других сонаров, многолучевые системы используют формирование луча для извлечения информации о направлении из возвращающихся звуковых волн, создавая ряд показаний глубины на основе одного сигнала.

СОДЕРЖАНИЕ

История и прогресс

Многолучевые гидролокаторные системы зондирования, также известные как swathe (британский английский) или swath (американский английский), изначально использовались в военных целях. Система зондирования гидролокатора (SASS) была разработана в начале 1960-х годов ВМС США совместно с General Instrument для картирования больших участков дна океана для помощи подводной навигации своих подводных сил. SASS был испытан на борту USS Compass Island (AG-153) . Последняя система антенных решеток, состоящая из шестидесяти одного луча на один градус с шириной полосы обзора, примерно в 1,15 раза превышающей глубину воды, была затем установлена ​​на USNS Bowditch (T-AGS-21) , USNS Dutton (T-AGS-22) и USNS. Михельсона (Т-АГС-23) .

Начиная с 1970-х годов такие компании, как General Instrument (ныне SeaBeam Instruments, часть L3 Klein ) в США , Krupp Atlas (ныне Atlas Hydrographic ) и Elac Nautik (теперь часть Wärtsilä Corporation) в Германии , Simrad (ныне Kongsberg) Maritime ) в Норвегии и RESON в настоящее время Teledyne RESON A / S в Дании разработали системы, которые могут быть установлены на корпусах больших кораблей , а также на небольших лодках (по мере совершенствования технологии многолучевые эхолоты стали более компактными и легкими, а рабочие частоты увеличились. ).

Первый коммерческий многолучевой прибор теперь известен как SeaBeam Classic и был введен в эксплуатацию в мае 1977 года на австралийском исследовательском судне HMAS Cook. Эта система производила до 16 лучей по дуге 45 градусов. Термин «SeaBeam Classic» ( ретроним ) был придуман после того, как производитель разработал новые системы, такие как SeaBeam 2000 и SeaBeam 2112, в конце 1980-х годов.

Вторая установка SeaBeam Classic была на французском исследовательском судне Jean Charcot. Массивы SB Classic на Charcot были повреждены при заземлении, и SeaBeam был заменен на EM120 в 1991 году. Хотя кажется, что первоначальная установка SeaBeam Classic использовалась мало, другие широко использовались, и последующие установки были выполнены на многих сосуды.

По мере совершенствования технологий в 1980-х и 1990-х годах были разработаны высокочастотные системы, которые обеспечивали картирование мелководья с более высоким разрешением, и сегодня такие системы широко используются для гидрографических съемок мелководья в поддержку навигационных карт . Многолучевые эхолоты также широко используются для геологических и океанографических исследований, а с 1990-х годов для морских разведок нефти и газа и прокладки кабеля на морском дне. В последнее время многолучевые эхолоты также используются в секторе возобновляемых источников энергии, например, на морских ветряных электростанциях.

В 1989 году компания Atlas Electronics (Бремен, Германия) установила глубоководный многолучевой прибор второго поколения Hydrosweep DS на немецкое исследовательское судно Meteor. Hydrosweep DS (HS-DS) создавал до 59 лучей в 90-градусной полосе захвата, что было значительным улучшением и изначально было усилено льдом. Ранние системы HS-DS были установлены на RV Meteor (1986) (Германия), RV Polarstern (Германия), RV Maurice Ewing (США) и ORV Sagar Kanya (Индия) в 1989 и 1990 годах, а затем на нескольких другие суда , в том числе Р. Томас Г. Томпсон (США) и RV Хакурей Maru (Япония).

По мере увеличения частот многолучевых акустических систем и снижения стоимости компонентов во всем мире значительно увеличилось количество эксплуатируемых многолучевых систем захвата полосы частот. Требуемый физический размер акустического преобразователя, используемого для создания нескольких лучей с высоким разрешением, уменьшается по мере увеличения частоты многолучевого звука. Следовательно, увеличение рабочих частот многолучевых сонаров привело к значительному снижению их веса, размеров и характеристик объема. Более старые и более крупные низкочастотные многолучевые гидролокаторы, которые требовали значительного времени и усилий для установки их на корпус корабля, использовали обычные элементы преобразователя типа «тонплиз», которые обеспечивали полезную полосу пропускания приблизительно 1/3 октавы. Более новые и компактные высокочастотные многолучевые гидролокаторы могут быть легко прикреплены к исследовательскому пуску или к тендерному судну. Многолучевые эхолоты для мелководья, такие как компании Teledyne Odom, R2Sonic и Norbit, которые могут включать датчики для измерения движения датчика и скорости звука, локальные для датчика, позволяют многим небольшим компаниям, занимающимся гидрографической съемкой, перейти от традиционных однолучевых эхолотов к многолучевым эхолотам. Маломощные многолучевые системы валков теперь также подходят для установки на автономном подводном аппарате (AUV) и на автономном надводном судне (ASV).

Данные многолучевого эхолота могут включать в себя батиметрию, обратное акустическое рассеяние и данные о толщине воды. (Газовые шлейфы, которые в настоящее время обычно идентифицируются в данных многолучевых исследований в разгар воды, называются факелами.)

Пьезокомпозитные преобразовательные элементы типа 1-3 используются в многоспектральном многолучевом эхолоте для обеспечения полезной полосы пропускания, превышающей 3 октавы. Следовательно, многоспектральные съемки с многолучевым эхолотом возможны с одной системой сонара, которая во время каждого цикла эхолота собирает многоспектральные данные батиметрии полосы, данные многоспектрального обратного рассеяния и данные многоспектральной толщи воды.

Теория Операции

Многолучевой эхолот — это устройство, которое обычно используется гидрографами для определения глубины воды и характера морского дна. Большинство современных систем работают путем передачи широкого акустического веерообразного импульса от специально разработанного преобразователя по всей полосе поперечной полосы с узкой полосой вдоль дорожки с последующим формированием нескольких приемных лучей ( формирование луча ), которые намного более узкие в поперечной полосе (около 1 градуса в зависимости от системы). . Затем из этого узкого луча устанавливается время прохождения акустического импульса в двух направлениях с использованием алгоритма обнаружения дна. Если скорость звука в воде известна для полного профиля водяного столба, глубину и положение отраженного сигнала можно определить по углу приема и времени прохождения в двух направлениях.

Для определения угла передачи и приема каждого луча многолучевому эхолоту требуется точное измерение движения гидролокатора относительно декартовой системы координат. Измеряемые значения обычно представляют собой вертикальную крену, тангаж, крен, рыскание и курс.

Для компенсации потерь сигнала из-за расширения и поглощения в приемник встроена схема переменного усиления .

Для глубоководных систем требуется управляемый передающий луч для компенсации тангажа. Этого также можно добиться с помощью формирования луча.

Многолучевой эхолот — Multibeam echosounder

А многолучевой эхолот это тип сонар который используется для картирования морского дна. Как и другие гидролокаторы, многолучевые системы излучают звуковые волны в форме веера под корпусом корабля. Время, необходимое звуковым волнам, чтобы отразиться от морского дна и вернуться к приемнику, используется для определения глубины воды. В отличие от других сонаров, многолучевые системы используют формирование луча для извлечения информации о направлении из возвращающихся звуковых волн, производя ряд показаний глубины за один сигнал.

Содержание

История и прогресс

Многолучевые сонарные системы зондирования, также известные как полоса (Британский английский) или валок (Американский английский), созданный для военных приложений. Система зондирования гидролокатора (SASS) была разработана в начале 1960-х гг. ВМС США, в сочетании с Общий инструмент чтобы нанести на карту большие участки дно океана для помощи в подводной навигации своего подводная лодка сила. [1] [2] SASS был протестирован на борту USS Компас Айленд (AG-153). Последняя система антенных решеток, состоящая из шестидесяти одного луча с одним градусом и шириной полосы обзора примерно в 1,15 раза больше глубины воды, была затем установлена ​​на USNS Bowditch (Т-АГС-21), USNS Dutton (Т-АГС-22) и USNS Михельсон (Т-АГС-23). [1]

Начиная с 1970-х годов такие компании, как General Instrument (ныне SeaBeam Instruments, часть L3 Кляйн) в Соединенные Штаты, Krupp Atlas (сейчас Атлас гидрографический) и Elac Nautik (ныне часть Wärtsilä Corporation) в Германия, Симрад (сейчас Kongsberg Maritime) в Норвегия и RESON теперь Teledyne RESON A / S в Дания разработаны системы, которые можно было установить на корпус больших корабли, а затем маленький лодки (по мере совершенствования технологий и увеличения рабочих частот).

Первый коммерческий многолучевой пучок теперь известен как SeaBeam Classic и был введен в эксплуатацию в мае 1977 года. [3] на австралийском исследовательском судне HMAS Cook. Эта система производила до 16 лучей по дуге 45 градусов. (ретроним) Термин «SeaBeam Classic» был придуман после того, как производитель разработал новые системы, такие как SeaBeam 2000 и SeaBeam 2112 в конце 1980-х годов.

Вторая установка SeaBeam Classic была на французском исследовательском судне Jean Charcot. Массивы SB Classic на Charcot были повреждены в результате заземления, и SeaBeam был заменен на EM120 в 1991 году. Хотя кажется, что первоначальная установка SeaBeam Classic использовалась мало, другие широко использовались, и последующие установки были выполнены на многих сосуды.

По мере совершенствования технологий в 1980-х и 1990-х годах были разработаны высокочастотные системы, подходящие для картирования с высоким разрешением на мелководье, и такие системы широко используются для мелководья. гидрографические съемки в поддержку навигационных диаграмма. Многолучевые эхолоты также широко используются для геологический и океанографический исследования, а с 1990-х годов для оффшорной нефти и газа исследование и прокладка кабеля по морскому дну.

В 1989 году компания Atlas Electronics (Бремен, Германия) установила глубоководный многолучевой прибор второго поколения Hydrosweep DS на немецкое исследовательское судно Meteor. Hydrosweep DS (HS-DS) создавал до 59 лучей в полосе 90 градусов, что было значительным улучшением и изначально было усилено льдом. Ранние системы HS-DS были установлены на RVМетеор (1986) (Германия), RVPolarstern (Германия), RVМорис Юинг (США) и ORVСагар Канья (Индия) в 1989 и 1990 годах, а затем на ряде других судов, включая RVТомас Дж. Томпсон (США) и RVХакурей Мару (Япония).

Поскольку стоимость компонентов снизилась, количество проданных и находящихся в эксплуатации многолучевых систем значительно увеличилось. Переносные системы меньшего размера могут эксплуатироваться на небольшом пусковом или тендерном судне, в отличие от более старых систем, которые требовали значительного времени и усилий для прикрепления к корпусу корабля. Некоторые многолучевые эхолоты, такие как Teledyne Odom MB2, также включают датчик движения на лицевой стороне акустического преобразователя, что позволяет еще быстрее устанавливать их на небольших судах. Подобные многолучевые эхолоты позволяют многим небольшим компаниям, занимающимся гидрографической съемкой, перейти от традиционных однолучевых эхолотов к системам обзора.

Многолучевые данные включают в себя батиметрию, обратное акустическое рассеяние и данные о толщине воды. Газовые шлейфы, которые в настоящее время обычно идентифицируются в данных многолучевых исследований в разгар воды, называются факелами.

Теория Операции

Многолучевой эхолот — это устройство, которое обычно используется гидрографами для определения глубины воды и характера морского дна. Большинство современных систем работают, передавая широкий акустический веерообразный импульс от специально разработанного преобразователь поперек всей полосы поперечной полосы с узкой полосой вдоль трассы с последующим формированием нескольких приемных лучей (формирование луча), которые намного уже в акросстраке (около 1 градуса в зависимости от системы). Затем из этого узкого луча устанавливается время прохождения акустического импульса в двух направлениях с использованием алгоритма обнаружения дна. Если скорость звука в воде известна для полного профиля водяного столба, глубину и положение отраженного сигнала можно определить по углу приема и времени двустороннего распространения.

Для определения угла передачи и приема каждого луча многолучевому эхолоту требуется точное измерение движения гидролокатора относительно декартовой системы координат. Измеряемые значения обычно следующие: вертикальная тяга, тангаж, крен, рыскание, и заголовок.

Для компенсации потерь сигнала из-за распространения и поглощения изменяющийся во времени выигрыш Схема встроена в приемник.

Для глубоководных систем требуется управляемый передающий луч для компенсации тангажа. Этого также можно добиться с помощью формирования луча.