28 октября 2015

Основы работы впередсмотрящего эхолота

Основы работы впередсмотрящего эхолота

Эхолот – это устройство, назначением которого является нахождение объектов, находящихся под водой, определение рельефа дна и расстояния до него. В работе эхолота используется ультразвуковой сигнал, проходящий в водной среде, и принятый после отражения его от объекта. Изначально эти устройства применялись на военно-морском флоте, но со временем стали применяться и на гражданском флоте.

Традиционные эхолоты направляют свой луч строго вертикально относительно судна, поэтому они не дают информацию о приближающихся мелях или подводных объектах, находящихся прямо по курсу. Для получения такой информации судно должно быть оборудовано сканирующим эхолотом переднего обзора.

Эхолоты переднего обзора (впередсмотрящие эхолоты) могут показать все, что находится по курсу движения судна впереди - препятствия, крупную рыбу или косяки мелких рыб. В основе работы впередсмотрящих эхолотов лежит использование направленного ультразвукового излучателя (датчика) с качающимся лучом. Для этого используется сложная фазированная гидроакустическая антенна, которая состоит из нескольких одновременно работающих преобразователей. Формирование луча или нескольких лучей и управление ими осуществляется за счет изменения фазовых сдвигов между элементами антенны. Датчики выпускаются 2 видов - с горизонтальным и вертикальным сканированием. Также выпускаются комбинированные датчики совмещающие в одном корпусе горизонтальный и вертикальный лучи.

Последовательный метод – это ведение обзора в вертикальной либо в горизонтальной плоскости узким ультразвуковым лучом с последовательным перемещением луча в просматриваемом пространстве. Параллельный обзор ведется несколькими лучами одновременно, при этом идет непрерывное обновление изображения, в реальном времени, что очень важно для высокоскоростных судов.

Эхолотами с горизонтальным сканированием осуществляется обзор по горизонтали в секторе ±45° или ±90°. На экране в этом случае отображаются отметки мелей и других подводных препятствий, находящихся перед судном, позволяющие ориентироваться при плавании в сложной навигационной обстановке. Датчиками с вертикальным сканированием обзор ведется в вертикальной плоскости в секторе 90° от поверхности до дна. Впередсмотрящие эхолоты с комбинированными датчиками оснащаются либо двумя преобразователями, либо одним преобразователем с двумя антеннами в одном корпусе. Помимо основного режима, в эхолотах имеется дополнительный режим вертикального обзора, в котором они могут использоваться как обычные рыбопоисковые эхолоты, что расширяет возможности приборов. Работа может вестись как в одном из режимов, так сразу в двух с разделением экрана.

Обычно эхолот состоит из излучателя для установки на транец либо на днище судна, и экрана с монохромным или цветным жидкокристаллическим дисплеем в прочном водостойком корпусе, позволяющим пользоваться им на открытом мостике катера либо на открытом мостике. Приборы имеют набор функций, облегчающих работу с ними – сигнализацию о мелях или глубинах и зонах, яркую подсветку экрана, встроенную память. Некоторые модели имеют возможность сопряжения с приемником GPS и датчиком скорости, а также имеют вход для работы с видеокамерой.

При последовательном виде сканирования на экране отображается профиль дна перед судном. Обзор подводного пространства в таких эхолотах осуществляется путем последовательного перемещением сформированного преобразователем луча в вертикальной или горизонтальной плоскости. Луч движется дискретно, останавливаясь на каждой позиции на время, необходимое для получения достаточной для отображения информации. Дальность до препятствий или мелей определяется по шкале на экране. Шкала дальности и глубин может устанавливаться автоматически или вручную. Полученное на каждом положении луча изображение сохраняется на время обзора всего сектора и обновляется при последующем сканировании. Поэтому процесс просмотра всего сектора обзора занимает достаточно большое время – 10–16 сек. Если для тихоходных судов этого вполне достаточно, то для высокоскоростных судов, проходящих за это время десятки и сотни метров, такие задержки неприемлемы.

Другим недостатком таких эхолотов, является недостаточный объем информации, определяемый ограниченным время нахождения луча на каждой отдельно взятой позиции. Поэтому эхолоты с последовательным обзором непригодны для распознавания подводных объектов и используются, в основном, в целях навигации.

Параллельный, или, как его еще называют, непрерывный обзор предоставляет возможность получения большого объема информации в реальном времени.

Режим реального времени означает, что эхолот строит картину на экране не постепенно, а передает ее на экран одновременно от всех лучей, обновляя ее несколько раз в секунду. Поэтому на экране отображается изображение не в прошедшем, как в эхолотах с последовательным обзором, а в настоящем времени.

Вторым достоинством непрерывного обзора является большой объем информации, получаемой о подводных объектах, что дает уникальную возможность создавать эхолоты для распознавания объектов, характера и структуры дна, для построения трехмерных изображений, поиска и обнаружения рыбы. Непрерывный прием и отображения отраженных сигналов позволяет создавать более четкое и ясное изображение, чем при последовательном обзоре.

Для обработки такого большого объема информации в эхолотах используется мощный микропроцессор, способный выполнять до 100000 операций при каждом обновлении изображения на экране. Наличие такого мощного процессора в совокупности с наличием большого объема получаемой информации позволяет получать достаточно надежное распознавание подводных объектов.

Эхолоты переднего обзора всех типов предназначены, в первую очередь, для обнаружения препятствий перед судном, однако, они могут видеть также скопления и крупные экземпляры рыбы. За рубежом их используют на спортивной или профессиональной ловле в океане для поиска крупной рыбы.

Компания Interphase производит эхолоты переднего обзора, которые позволяют проводить сканирование в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной. При этом используется один двухосевой датчик с типом монтажа «thru-hull» (сквозь корпус) или два транцевых датчика.

Прибор Interphase Twinscope Color работает как подводный акустический радар. Сканирование осуществляется лучом, который перемещается по 90-градусному сектору в вертикальной или в горизонтальной плоскости перед судном.

Interphase Escort TM - модель SE-200A Sonar Engine™ обеспечивает вертикальное сканирование от поверхности воды перед судном до точки прямо под судном. Благодаря перемещению луча в вертикальной плоскости прибор Interphase SE-200A Sonar Engine™ непрерывно обновляет данные на экране переднего обзора и отображает изменяющуюся глубину, отмели, рифы, косяки рыбы, подводные скалы и другие объекты.

Модель Interphase iSCAN 180 se содержит все функции V90 se и Color Twinscope se, и, кроме того, использует два синхронизированных трансдьюсера для обеспечения полного горизонтального сканирования на 180 градусов. Вы можете установить по одному трансдьюсеру с левого и правого борта для устранения проблем, связанных с помехами от киля. Эхолот позволяет подключать второй 7 дюймовый дисплей Interphase, работающий параллельно с уже имеющимся.Для этого используется кабельный сплиттер Interphase 04-1095-000R.