相干声纳与其它声纳的比较.doc

相干声纳与其它声纳的比较相干声呐是目前世界上浅水水域高效率测量的最先进的设备海洋测绘的核心,就是详细地探测水底地貌。由于无线电波在水中衰减很快,人们到目前为止,探测水底地貌主要使用超声波探测设备。本世纪初至五十年代,主要使用单波束测深仪。到目前为止,单波束测深仪仍是人们最常用的水底地貌探测设备。六十年代,为了弥补单波束测深仪只能测出测量船航迹下方水底地貌的弱点,发明了侧扫声呐海底探测系统。七十年代初期,人们为了避免测量船沿预定航线测量时,只能测得一条断面线水深数据的浪费,发明了多波束测深系统。从八十年代中期,为了更详细的探测水底地貌和更精确的测量水深数据,人们在综合了侧扫声呐和多波束探测系统优点的基础上,发明了相干声呐探测系统。其测量水深数据的精度和采集水深数据的密度,都优于多波束测深系统,其探测水底地貌的清晰度和精细程度远远优于侧扫声呐系统。为了更清楚地说明各种设备的长处和不足,现分述如下:,人们探测水底地貌一直采用绳索铅锤办法,在测量船航行过程中,每隔一定时间间隔,测量员用系有铅锤的绳索测量一个水深点,用这种办法测量的水底地貌不连续,人们很难发现水中的航行障碍物。发明回声测深仪后,使测量船所经之处的测量船航迹线,由不连续的测量数据变成连续的模拟水底信号线,线上的各点水深可以任意选取。测深仪换能器发射的超声波束,开始为28°?0°左右,也就是说,,不断的缩小超声波波束的开角,现测量用测深仪换能器波束国际上一般在3°-10°,是线状的,不同测深线之间的水底地貌都是探测的盲区。为了普遍地观察水底地貌,人们将军事上用于探测水雷、潜艇的声呐演变成将回声信号记录在记录纸上的侧扫声呐,国际上也称旁扫声呐和记录声呐,中国则定名为海底地貌探测仪。其原理就是向测量船航向的垂直方向一侧或两侧周期性地发射一个水平开角很小(°-°),垂直开角很大(约40°)的短声波脉冲,短声波脉冲到达海底后,根据海底距换能器的远近,被不断反射,并被按反射信号的强弱程度以记录点灰度大小的不同记录在记录纸上。这样可以观察出水底地貌的变化,有没有碍航物和水底沉积物等。侧扫声呐只能观察水底地貌的变化,对水下物体的大小、深度只能凭经验和记录信号粗略计算得出。要想详细探测还得借助于潜水员潜摸、单波束测深仪探测、绳索扫海等其它办法。,测量人员陆续开发了多波束测深系统,中国叫条带式测深仪。它的工作原理是换能器向测量船航向的垂直方向发射多个俯仰角不同的声波束。每个波束的水平、垂直开角都很小,目前国际上各种型号的多波束测深系统波束开角都在1°-°之间,波束个数在16-150个不等,然后数据采集系统记录各个波束的回波信号,并把它计算成各条线的水深。这样多波束测深系统就将单波束测深仪,测量船每跑一条线只能获得一条测深线水深信息,变成能获取多条线的水深信息。由于声波在水中的传播受水介质理化特性的影响,在船正下方左右各45°开角的范围内,测深精度较高,超出此范围,精度将受到不同程度的影响。另外,从原理上可以看出,多波束记录的每个信号只是反映了该波束水底反射信号的平均强度值。,在研究了侧扫声呐和多波束侧深系统后,综合了它们的长处,研制出相干声呐测深系统。它的发射原理和侧扫声呐相差无几,即向测量船航向的垂直方向两侧周期性发射一个水平开角很小,垂直开角很大的短声波脉冲。接收原理是利用回波信号的不同相位来划分不同的测量带,计算每个带的水深。SUMETRIX相干声呐每个发射脉冲每侧可采集2000-6000个回声波带(即回波角)的水深,。当然这么密的点在图上无法绘出,经计算机处理后可编辑绘出。由于相干声呐采用了声波相位测量的新技术,它采集的水底信息相当多,反映水底地貌更详细,有效水深覆盖带可达10-15倍水深。由于受回波信号强度的影响,其工作水深在200m以内时,效果比多波束测量的效果要好,精度比多波束测量的高,工作水深大于200m时,其效果不如多波束好。将采集的水底信息绘成的水底地貌声像图,比侧扫声呐记录的声像图要精细、直观,效果要好。综上分析,采用相干声呐实施浅水区测量,是一个高精度、高效率、投资少、效益好的方案,它可以代替单波束测深仪、多波束测深仪、侧扫声呐等设备,即可获得上述设备的单项成果,也可获取上述设备的综合成果。附:宽覆盖相干声呐和多波束测深系统的比较相干声呐是一种利用相干原理获取水深及