Ekkolod - Echo sounding

Illustration af ekkolod ved hjælp af en multibeam -ekkolod .

Ekkolod er en type ekkolod, der bruges til at bestemme dybden af ​​vand ved at overføre akustiske bølger til vand. Tidsintervallet mellem emission og retur af en puls registreres, som bruges til at bestemme dybden af ​​vandet sammen med lydens hastighed på det tidspunkt. Disse oplysninger bruges derefter typisk til navigationsformål eller for at opnå dybder til kortlægningsformål . Ekkolod kan også referere til hydroakustiske "ekkolodere" defineret som aktiv lyd i vand (sonar), der bruges til at studere fisk. Hydroakustiske vurderinger har traditionelt anvendt mobile undersøgelser fra både til at evaluere fiskebiomasse og rumlige fordelinger. Omvendt anvender fast lokaliseringsteknikker stationære transducere til at overvåge passerende fisk.

Ordet lyding bruges til alle former for dybdemålinger, herunder dem, der ikke bruger lyd , og er ikke relateret til ordet lyd i betydningen støj eller toner. Ekkolod er en hurtigere metode til måling af dybde end den tidligere teknik til at sænke en lydende linje, indtil den rørte bunden.

Teknik

Diagram, der viser det grundlæggende princip for ekkolod

Afstand måles ved at gange halvdelen af ​​tiden fra signalets udgående puls til dens tilbagevenden med lydens hastighed i vandet , som er cirka 1,5 kilometer i sekundet [T ÷ 2 × (4700 fod pr. Sekund eller 1,5 kilo i sekundet)] For præcise anvendelser af ekkosounding, såsom hydrografi , skal lydhastigheden også måles typisk ved at indsende en lydhastighedssonde i vandet. Ekkolod er i virkeligheden en særlig anvendelse af ekkolod, der bruges til at lokalisere bunden. Da en traditionel præ- SI enhed for vanddybde var fathom , kaldes et instrument, der bruges til at bestemme vanddybde, undertiden et fathometer . Det første praktiske fathometer blev opfundet af Herbert Grove Dorsey og patenteret i 1928.

De fleste kortlagt havets dybder bruger i gennemsnit eller standard lyd hastighed. Hvor større nøjagtighed er påkrævet, kan gennemsnitlige og endda sæsonbestemte standarder anvendes på havområder. For dybder med høj nøjagtighed, normalt begrænset til særlige formål eller videnskabelige undersøgelser, kan en sensor sænkes for at måle temperatur, tryk og saltindhold. Disse faktorer bruges til at beregne den faktiske lydhastighed i den lokale vandsøjle. Denne sidstnævnte teknik bruges regelmæssigt af US Office of Coast Survey til navigationsundersøgelser af amerikanske kystfarvande. Se NOAA Field Procedures Manual, Office of Coast Survey -webstedet ( http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/fpm/fpm.htm ).

Almindelig brug

Ud over et hjælpemiddel til navigation (de fleste større fartøjer har mindst en simpel dybdeklinker) bruges ekkolod almindeligt til fiskeri . Variationer i højde repræsenterer ofte steder, hvor fisk samles. Fiskeskoler vil også registrere sig. En fiskefinder er en ekkolod, der bruges af både fritids- og erhvervsfiskere.

Hydrografi

I områder, hvor detaljeret badymetri er påkrævet, kan en præcis ekkolod bruges til hydrografi. Der er mange overvejelser, når de evaluerer et sådant system, ikke begrænset til den vertikal nøjagtighed, opløsning, akustisk strålebredde af sende / modtage stråle og den akustiske frekvens af transduceren .

Et eksempel på en præcision dobbelt frekvens ekkolod, Teledyne Odom MkIII

Størstedelen af ​​hydrografiske ekkolodere er dobbeltfrekvent, hvilket betyder, at en lavfrekvent puls (typisk omkring 24 kHz) kan transmitteres samtidig med en højfrekvent puls (typisk omkring 200 kHz). Da de to frekvenser er diskrete, forstyrrer de to retursignaler typisk ikke hinanden. Der er mange fordele ved dobbelt frekvens ekkosounding, herunder evnen til at identificere et vegetationslag eller et lag blødt mudder oven på et lag af sten.

Et skærmbillede af forskellen mellem enkelt- og dobbeltfrekvensekogram

De fleste hydrografiske operationer anvender en 200 kHz transducer, som er egnet til kystarbejde op til 100 meters dybde. Dybere vand kræver en lavere frekvens transducer, da det akustiske signal fra lavere frekvenser er mindre modtageligt for dæmpning i vandsøjlen. Almindeligt anvendte frekvenser til dybt vand er 33 kHz og 24 kHz.

Transducerens strålebredde er også en overvejelse for hydrografen, for at opnå den bedste opløsning af de indsamlede data er en smal strålebredde at foretrække. Jo højere driftsfrekvens, jo smallere er strålebredden. Derfor er det især vigtigt, når det lyder på dybt vand, da den akustiske puls kan få et meget stort fodaftryk, når det når en fjern havbund.

En multispektral multibeam -ekkolod er en forlængelse af en dobbeltfrekvens lodret stråleekolod deri, samt måling af to sondninger direkte under sonaren ved to forskellige frekvenser; den måler flere sonderinger ved flere frekvenser, i flere forskellige græsningsvinkler og flere forskellige steder på havbunden. Disse systemer er nærmere beskrevet i afsnittet kaldet multibeam -ekkolod .

Ekkolodninger bruges i laboratorieprogrammer til at overvåge sedimenttransport, skure og erosionsprocesser i skala modeller (hydrauliske modeller, røg osv.). Disse kan også bruges til at oprette plots med 3D -konturer.

Standarder for hydrografisk ekkolod

Den krævede præcision og nøjagtighed af det hydrografiske ekkolod er defineret af kravene fra Den Internationale Hydrografiske Organisation (IHO) til undersøgelser, der skal foretages i henhold til IHO -standarder. Disse værdier er indeholdt i IHO publikation S44.

For at opfylde disse standarder skal landmåleren ikke kun overveje ekkoloddet og transducerens lodrette og vandrette nøjagtighed, men undersøgelsessystemet som helhed. En bevægelsessensor kan bruges, specifikt hevekomponenten (i enkeltstråle ekkosounding) til at reducere lyding for fartøjets bevægelse, der opleves på vandets overflade. Når alle usikkerheder ved hver sensor er fastslået, opretter hydrografen et usikkerhedsbudget for at afgøre, om undersøgelsessystemet opfylder de krav, der er fastsat af IHO.

Forskellige hydrografiske organisationer vil have deres eget sæt feltprocedurer og manualer til at guide deres landmålere til at opfylde de krævede standarder. To eksempler er US Army Corps of Engineers publikation EM110-2-1003 og NOAA 'Field Procedures Manual'.

Historie

Den tyske opfinder Alexander Behm fik tysk patent nr. 282009 for opfindelsen af ​​ekkolod (anordning til måling af havdybder og afstande og kurser for skibe eller forhindringer ved hjælp af reflekterede lydbølger) den 22. juli 1913.

En af de første kommercielle ekkolods -enheder var Fessenden Fathometer, som brugte Fessenden -oscillatoren til at generere lydbølger. Dette blev første gang installeret af Submarine Signal Company i 1924 på M&M liner SS Berkshire.

Se også

Referencer

eksterne links

Medier relateret til ekkolod på Wikimedia Commons