测量结果能够提供水底地形和沉积物的信息,对发挥港口潜在功能及指导维护疏浚工程具有重大意义。
双频测深仪
基于单波束测深原理,具有高低两种频率,可进行精密水深测量的仪器。
- 英文名称
- dual-frequency sounder
- 所属学科
- 仪器科学与技术
双频测深仪技术最早是从国际开始研究的,双频测深仪发展经历了三个阶段。
第一阶段是模拟声呐,应用了以电子管、晶体管为主要器件的模拟电路。发射功率小,频率高,作用距离近,设备体积大;第二阶段是数字声呐,应用了电子计算机集中管理信号处理和控制进程,采用了小规模的集成化元件;第三阶段是以高速、大规模集成电路运用为基础,以先进、复杂的水声特征信号处理技术为依托,进行定位、侦察、通信、干扰等系统集成的综合声呐。
最早的双频测深仪出现在20世纪20年代,美国海军从1922年开始装备用于船舶导航的回声双频测深仪。两次世界大战期间,随着超声技术、无线电技术和电真空期间的发展,回声测深仪开始成批量的装备美国舰艇。经过几十年的发展,国际的双频测深仪主要分为单波束测深仪(单频或双频)、相干测深仪和多波束测深仪。
国际双频测深仪已经从单波束发展到多波束高分辨率彩色成像阶段,技术比较成熟且使用较多的成像声呐为多波束电子扫描声呐,不仅能够实时显示二维图像,还能绘制出声呐探测区域的三维模型。
中国双频测深仪由单型、单频测深仪发展到现在成系列、多频的产品,由单一的测深发展为测深、测波、测高、测淤泥厚度、进行底质分析等多方面的功能。具有代表性的是无锡海鹰加科公司的HY系列、广州中海达公司的HD系列等。
双频测深仪利用低频声波与高频声波在介质中传递的物理特性不同的原理,在有水底沉积物时低频声波在浮泥层衰减较小,能穿过水底表面较为柔软的部分介质(如浮泥)传递到更深处,而高频声波仅能出现在水体与浮泥层分界面上,通过计算测量从发射声波脉冲到接收到水底回波(反射波)的时间来得出水体的深度,从而能够提供更准确的水底地形和沉积物信息,用户通过判读这些信息可以掌握港口的适航水深数据。双频测深仪的测量结果受水底地形和水底底质的影响较大,使得低频数据较难保持稳定,从而增大判底难度。
双频测深仪主要由上位机、数字信号处理板、模拟发射板、模拟接收板和收发合置换能器组成。上位机负责进行图像显示及控制工作;数字信号处理板是系统的核心,负责实时数据采集处理、系统同步、工作模式和逻辑控制、实时深度解算,以及与上位机之间的数据交互;模拟发射板(高频/低频)由两路基本相同的放大电路组成,负责信号的发射;模拟接收板负责对回波信号的检测、放大;换能器负责发射声波信号并接收回声信号。
按测量水深范围可分为浅水、中水、深水双频测深仪。浅水双频测深仪适用于500米以内的水深;中水双频测深仪适用于500~2000米范围的水深;深水双频测深仪适用于2000~5000米范围的水深。
条目图册
扩展阅读
- 陈钧,万军,施卫星.双频测深仪测深研究.海洋测绘,2008,28(6):70-78.