Здавалка
Главная | Обратная связь

Возможности эхолота



Принцип работы

Слово сонар (эхолот) это сокращение трех английских слов: Звук, Передвижение, Расположение. Сонар был разработан во время Второй Мировой Войны для отслеживания подводных лодок. Эхолот состоит из передатчика, преобразователя, приемника и дисплея.

В самых простых словах: электрический импульс от передатчика преобразуется в звуковую волну в преобразователе и передается в воду. Когда волна попадает на объект (рыбу, дно, дерево и т.д.) она отражается. Отраженная волна попадает в преобразователь, где она трансформируется в электрический сигнал, усиленный приемником, и посылается на дисплей. Так как скорость звука в воде постоянна (приблизительно 1 463 метров в секунду), промежуток времени между отправкой сигнала и получением эха может быть измерен и по этим данным расстояние до объекта может быть определено. Этот процесс повторяется многократно в течение секунды.

Наиболее часто используемая частота волны составляет 192 кГц, также иногда производятся приборы на частоте 50 кГц. Хотя эти частоты находятся в диапазоне звуковых частот, они неслышимы ни людям, ни рыбе. ( Можно не волноваться относительно звукового модуля, пугающего рыбу - они не могут слышать это.)

Как упомянуто ранее, эхолот посылает и принимает сигналы, затем "печатает" эхо на дисплей. Так как это случается много раз в секунду, непрерывная линия идущая поперек дисплея, показывая сигнал дна. Кроме того, на экране отображается сигнал, возвращенный от любого объекта в воде между поверхностью и дном. Зная скорость звука через воду (1 463 метров в секунду) и время требуется для возращения эха, прибор может показывать глубину и нахождение любой рыбы в воде.

Возможности эхолота

 
 
слабый сильный

Хороший эхолот обладает четырьмя компонентами:

Мощный передатчик

Эффективный преобразователь

Чувствительный приемник

Дисплей высокого разрешения

Все части этой системы должны быть разработаны так, чтобы работать вместе, при любых погодных условиях и критических температурах.

Высокая мощность передатчика увеличивает вероятность, что Вы получите эхо на глубоководье или в плохих водных условиях. Это также позволяет Вам видеть мелкие подробности, типа мальков и мелкой структуры дна.

Преобразователь не должен только проводить мощный сигнал от передатчика, он также должен преобразовать электрический сигнал в звуковую энергию с наименьшей потерей в мощности сигнала. С другой стороны, он должен преобразовать самое малое эхо от малька или сигнал дна с глубоководья.

Приемник имеет дело с чрезвычайно широким диапазоном сигналов. Он должен отличить максимально сильный передаваемый сигнал и слабое эхо, пришедшее от преобразователя. Кроме того, он должен различить объекты находящиеся близко друг к другу, превратив их в разные импульсы для дисплея.

Дисплей должен иметь высокое разрешение (вертикальные пиксели) и хороший контраст, чтобы показывать подводный мир детально и ясно. Это позволяет видеть дуги рыбы и мелкие подробности дна.

Частота волны

Большинство современных эхолотов оперирует на частоте 192 кГц, некоторые используют 50 кГц. Есть свои преимущества у каждой частоты, но почти для всех состояний пресной воды и большинства состояний соленой воды, 192 кГц - лучший выбор. Эта частота дает лучшие подробности, работает лучше всего в неглубокой воде и на скорости, и обычно дает меньшее количество "шумовых" и нежелательных отражений. Определение близлежащих подводных объектов, также лучше на частоте 192 кГц. Это способность отобразить две рыбы как два отдельных эха вместо одной "капли" на экране.

Существуют некоторые условия, при которых частота 50 кГц луче. Как правило, эхолоты, работающие на частоте 50 кГц (при тех же самых условиях и мощности) может проникать более глубоко через воду. Это происходит из-за естественной способности воды поглощать звуковые волны. Скорость поглощения больше для более высоких частот звука, чем для более низких частот. Поэтому 50 кГц эхолоты находят использование в более глубокой соленой воде. Также, преобразователи 50 кГц эхолотов имеют более широкие углы обзора, чем преобразователи 192 кГц эхолотов.

Резюме: различия между 192 кГц и 50 кГц:

192 kHz 50 kHz
Малые глубины Большие глубины
Узкий конический угол Широкий конический угол
Лучшее определение и разделение целей Худшее определение и разделение целей
Меньшая чувствительность к помехам Большая чувствительность к помехам

Преобразователи

Преобразователь это "антенна" эхолота. Он преобразовывает электрическую энергию от передатчика в звуковую волну высокой частоты. Звуковая волна от преобразователя путешествует через воду и назад, отразившись от любого объекта в воде. Когда отраженный сигнал попадает назад в преобразователь, он преобразовывает звук в электрическую энергию, которая посылается приемнику эхолота. Частота преобразователя должна соответствовать частоте звукового приемника эхолота. Другими словами, Вы не можете использовать преобразователь 50 кГц на звуковом приемнике, предназначенном для 192 кГц. Преобразователь должен быть способен проводить мощные импульсы передатчика, преобразовывая электрические импульсы в звуковые с минимальными потерями мощности. В то же самое время он должен быть достаточно чувствительным, чтобы принять самые слабые из отраженных сигналов. Все это относится к определенной установленной частоте и при этом преобразователь должен игнорировать эхо приходящих на других частотах. Другими словами, преобразователь должен быть очень эффективен.

Кристалл
Активный элемент преобразователя - искусственный кристалл (цирконат свинца или титанат бария), компоненты смешиваются, а затем формуются. Эта форма помещается в печь, в которой превращается из смеси химикатов в прочный кристалл. Как только кристалл охладится, к двум сторонам кристалла прикрепляются провода. Провода прочно спаяны с поверхностью кристалла, так что кристалл может быть подключен к кабелю преобразователя. Форма кристалла определяет частоту его работы и конический угол. Для круглых кристаллов, используемый большинством эхолотов, толщина определяет его частоту, а диаметр определяет угол конуса или угол зоны обзора. Например, в 192 кГц эхолоте, с коническим углом 20 градусов размеры кристалла приблизительно один дюйм в диаметре, при этом восьми градусный эхолот требует кристалла, диаметр которого несколько дюймов. Итог: больший диаметр кристалла - меньший конический угол. Это причина, почему преобразователь с конусным углом 20 градусов намного меньший, чем преобразователь с конусным углом в 8 градусов, при использовании одинаковой частоты.

Размещение на лодке
Преобразователи производятся различных форм и размеров. Большинство преобразователей сделано из пластмассы, но некоторые преобразователи "через корпус " сделаны из бронзы. Как показано в предыдущей части, частотный и конический угол определяют размер кристалла. Поэтому размещение преобразователя определяется размером кристалла внутри.

Имеются четыре главных стиля размещения используемых сегодня. "Через Корпус", "Стреляет Через Корпус ", переносной, крепление к транцу.

Преобразователи "Через Корпус" вставлены через отверстие, просверленное в корпусе. У них длинная основа, которая проходит через корпус и фиксируется большим болтом. Если корпус лодки плоский это очень удобно для установки. Однако если преобразователь должен быть установлен на одной стороне V-образного корпуса лодки, то блок, в котором находится кристалл должен быть сделан из древесины или пластмассы, которые позволяют установить преобразователь вертикально. Преобразователи "Через Корпус" были разработаны специально для лодок с внутренним мотором, и они могут быть установлен перед рулями, пропеллерами и валами судна.

Преобразователи "Стреляет Через Корпус" крепятся эпоксидной смолой непосредственно к внутренней части стекловолоконного корпуса лодки. Звук передается и возвращается через корпус лодки, что ведет к потере мощности звуковой волны. (Вы не будете способны " видеть " столь же глубоко с преобразователем "Стреляет Через Корпус" как c преобразователем, установленным на транце.) Корпус лодки должен быть сделан из твердого стекловолокна. Не пытайтесь "стрелять" через алюминий, древесину или стальную оболочку. Звук не может проходить через воздух; так если на корпусе имеется любая древесина, металл или поролон, они должны быть удалены с внутренней стороны корпуса перед установкой преобразователя. Другой недостаток преобразователя "Стреляет Через Корпус " является то, что он не может быть откорректирован для лучших дуг рыбы. Хотя имеются недостатки, но и преимущества такого преобразователя значительны. Первое, он не может быть поврежден, зацепившись за дно, бревна или камни, так как находится внутри корпуса. Второе, такой преобразователь не имеет выступающих частей в водный поток, он отлично работает на больших скоростях, если установлен там, где чистый ламинарный поток воды проходит по корпусу лодки. Третье, он не может обрасти морскими водорослями или ракушками.

Скорость и преобразователь
Годы назад, когда спортивные эхолоты были в младенчестве, большее количество рыбацких лодок имели маленькие навесные моторы. Самый большой внешний мотор имел 50 лошадиных сил. В то же самое время, большинство эхолотов были переносные, их было легко перенести с лодки на лодку. В те времена это рассматривалось более важным, чем способность эхолота работать на высокой скорости. Со временем возможности лодок увеличивались и все больше людей хотели иметь постоянно установленный эхолот, который будет работать на той скорости, на которой движется лодка. Так началась разработка преобразователя, который будет работать на любых скоростях.

Кавитация - главное препятствие для высокоскоростных измерений. Если поток воды вокруг преобразователя гладок (ламинарный), то преобразователь посылает и принимает сигналы нормально. Однако если поток воды прерван грубой поверхностью или острыми гранями, то водный поток становится турбулентным, настолько что воздух отделяется от воды в форме пузырьков. Это называется "кавитацией". Если эти воздушные пузырьки проходят через корпус преобразователя (ту часть, в котором закреплен кристалл), то на дисплее эхолота виден "шум". Преобразователь разработан для работы в воде, а не в воздухе. Если воздушные пузырьки проходят через корпус преобразователя, то сигнал от преобразователя отражается от воздушных пузырьков обратно. Так как воздушные пузырьки близки к преобразователю, эти отражения очень сильны. Они будут накладываться на отражения дна, структуры водоема и сигналы рыбы, делая их трудноразличимыми или вообще незаметными.

Решение этой проблемы состоит в том, чтобы делать преобразователь позволяющий воде течь мимо без создания турбулентности. Однако это сделать трудно из-за многих компонентов помещенных в современный преобразователь. Он должен быть маленьким, так, чтобы не сталкиваться с навесным мотором и его водным потоком. Преобразователь должен просто устанавливаться на транце так, чтобы просверливать минимум отверстий. Он должен подниматься без проблем при столкновении с подводными объектами. Фирма Lowrance запатентовала HS-WS преобразователь - самая передовая разработка в области высокоскоростных преобразователей. Эта технология объединяет высокоскоростные измерения с простым крепежом и безопасным подъемом при столкновении с посторонним объектом на высокой скорости.

Проблема кавитации не ограничена формой и размещением преобразователя. Многие корпуса лодок создают воздушные пузырьки, которые проходят через корпус преобразователя. У многих алюминиевых лодок эта проблема появляется из-за сотен головок заклепок, которые высовываются в воду. От каждой заклепки течет струйка воздушных пузырьков, когда лодка движется, особенно на высокой скорости. Чтобы ликвидировать эту проблему нужно устанавливать корпус преобразователя ниже воздушных пузырьков, струящихся от оболочки. Это обычно означает, что Вы должны установить крепежную скобу как можно ниже на транце.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.