Научно-производственное предприятие Форт XXI
 Главная »» Статьи
О предприятии  
Выполняемые работы  
Оборудование  
Программное обеспечение  
Консультационные услуги  
Сервисное обслуживание  
Вопросы и ответы  
Фотогалерея  
Статьи  
Файлы для загрузки  
Форт XXI на карте  
Эхолоты однолучевые и многолучевые
версия для печати версия для печати

Эхолоты однолучевые и многолучевые –
основной источник информации о толще воды и дне водоемов

Эхолоты подразделяются на группы в зависимости от своего назначения и технических характеристик. По специфике применения эхолоты можно разделить на рыбопоисковые и промерные. Разделение на профессиональные и любительские эхолоты является весьма расплывчатым, поскольку большая часть хороших любительских рыбопоисковых эхолотов имеет заявленную производителем точность определения глубины не хуже 10 см. При использовании узконаправленного излучателя и аккуратно выполненной тарировке эхолота на каждом объекте удается достичь даже большей точности определения глубин. Так как на большинстве внутренних водоемов требования по точности определения глубин не превышают 0.1 м, значительная часть пользователей, выполняющих промерные работы на водоемах и обследование подводных переходов используют рыбопоисковые эхолоты и эхолоты-навигаторы. Эхолот-навигатор отличается от эхолота наличием большего или меньшего количества навигационных функций, возможностью приема данных с навигационного приемника, реализацией функций судовождения и навигации и, как правило, возможностью передачи данных об измеряемой глубине, координатах, скорости движения, температуре воды на внешнее устройство. Профессиональные гидрографические промерные эхолоты существенно отличаются от рыбопоисковых записью исходных данных на бумажный носитель или в память, более узкой диаграммой направленности излучателя, более высокой (и обязательно оговоренной производителем в технических характеристиках и подтвержденной сертификатом) точностью определения глубины, возможностью ввода поправок на параметры воды и наличием дополнительных сервисных функций.

Однолучевые эхолоты

Наиболее широко представлены рыбопоисковые эхолоты, ориентированные на рыболовов-любителей. В России доступны любительские эхолоты целого ряда зарубежных фирм: Lowrance, Garmin, Furuno, Eagle, Humminbird, Raymarine, Interphase, Seiwa, Bottom Line, JJ-connect. Близких к ним по техническим характеристикам, уровню исполнения, надежности серийных моделей отечественного производства пока нет.

Принцип работы однолучевых эхолотов основан на том, что антенна эхолота излучает ультразвуковые импульсы в конусном луче и улавливает сигналы, отраженные от объектов и вернувшиеся на антенну. По измерениям времени между излучением импульса и возвращением отраженных сигналов определяются расстояния до обнаруженных объектов и глубина, как расстояния до ближайшей точки поверхности дна. Эхолот определяет только расстояния до обнаруженных объектов. Каждому излучаемому антенной импульсу соответствует один вертикальный столбец экрана. Обнаруженные при очередном импульсе объекты изображаются в виде штрихов в правом масштабированном столбце экрана Затем изображение на экране сдвигается на один столбец влево, а на освободившееся место в крайнем правом столбце поступают результаты следующего измерения. Таким образом формируется гидроакустическое изображение на экране. При перемещении плавсредства с установленным эхолотом картина дна на мониторе соответствует рельефу дна под антенной эхолота.

Современные рыбопоисковые эхолоты имеют функцию идентификации рыбы и при ее включении вместо штрихов на экране изображаются символы рыбы.

В качестве примера рассмотрим модели наиболее популярных рыбопоисковых эхолотов и эхолотов-навигаторов Lowrance, Eagle, Furuno.

Типичный внешний вид эхолотов Lowrance представлен на рис.1, 2, 3.

Рис.1. Эхолот Lowrance X-67C Рис.2. Эхолот Lowrance X-50DS Рис.3. Эхолот Lowrance X-102С

Основные характеристики эхолотов Lowrance
Модель

Экран

Частота (кГц)

Ширина луча по уровню -3Дб на макс. глубине/на малых и ср. глубинах основного/дополн. датчиков (град.)

Макс. глубина (м)

Мощность (Вт)

Lowrance X-67C

цветной, 256 цв., 89 мм, 320*240 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

183

800

Lowrance X-52C

ч/б, 16 цв., 102 мм, 240*160 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

240

1500

Lowrance X-50DS

ч/б, 4 цв., 102 мм, 240*160 пкс.

83/200

40/20 (макс.)
120/60 (малые и средние)

305

1500

Lowrance X-96

ч/б, 16 цв., 125 мм, 320*320 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

240

1500

Lowrance X-135

ч/б, 16 цв., 125 мм, 480*480 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

300

4500

Lowrance X-125

ч/б, 16 цв., 125 мм, 480*480 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

275

2400

Lowrance X-102С

цветной, 256 цв., 125 мм, 480*480 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

275

2400

Типичный внешний вид эхолотов-навигаторов Lowrance представлен на рис.4, 5, 6.

Рис.4. Эхолот-навигатор Lowrance LMS-334C. Рис.5. Эхолот-навигатор Lowrance LMS-480M. Рис.6. Эхолот-навигатор Lowrance LCX-25C.

Формат приема/выдачи цифровой информации для всех эхолотов-навигаторов Lowrance - NMEA 0183.

Основные характеристики эхолотов-навигаторов Lowrance
Модель

Экран

Частота (кГц)

Ширина луча по уровню -3Дб на макс. глубине/на малых и ср. глубинах основного/дополн. датчиков (град.)

Макс. глубина (м)

Мощность (Вт)

Lowrance LMS-480M

ч/б, 16 цв., 125 мм, 480*480 пкс.

50/200

20/6,12,20 (макс.)
60 (малые и средние)

305

4000

Lowrance LMS-334C

цветной, 256 цв., 125 мм, 480*480 пкс.

200

20/12,20 (макс.)
60 (малые и средние)

275

2400

Lowrance LCX-17М

ч/б, 16 цв., 178 мм, 480*640 пкс.

50/200

35/6,12,20 (макс.)
60 (малые и средние)

915

8000

Lowrance LCX-25C

цветной, 256 цв., 178 мм, 480*640 пкс.

50/200

35/6,12,20 (макс.)
60 (малые и средние)

915

8000

Lowrance LCX-102C

цветной, 256 цв., 264 мм, 600*800 пкс.

50/200

35/6,12,20 (макс.)
60 (малые и средние)

915

8000

Типичный внешний вид эхолотов Eagle представлен на рис.7, 8, 9.

Рис.7. Эхолот Eagle Trifinder 2. Рис.8. Эхолот Fish Easy 320С. Рис.9. Эхолот Cuda 242.

Основные характеристики эхолотов Eagle
Модель

Экран

Частота (кГц)

Ширина луча по уровню -3Дб на макс. глубине/на малых и ср. глубинах основного/дополн. датчиков (град.)

Макс. глубина (м)

Мощность (Вт)

Eagle Trifinder 2

ч/б, 10 цв., 102 мм, 240*160 пкс.

200

3*20/12 (макс.)
150 (малые и средние)

240

1500

Fish Easy 245DS

ч/б, 4 цв., 102 мм, 240*160 пкс.

83/200

40/20 (макс.)
120/60 (малые и средние)

305

1500

Cuda 242

ч/б, 4 цв., 102 мм, 240*160 пкс.

200

20/20 (макс.)
60 (малые и средние)

240

1500

Fish Easy 320С

цветной, 256 цв., 89 мм, 320*240 пкс.

200

20/12 (макс.)
60 (малые и средние)

183

800

Более сложными приборами, разработанными с учетом требований профессиональных рыбаков, являются эхолоты Furuno. Они имеют выбор режимов работы - двухчастотный режим локации, режим увеличения определенной оператором зоны (увеличение зоны маркера, увеличение придонной зоны, режим слежения за дном), режим определения характера дна, режим отображения навигационной информации. В режиме определения характера дна устройство отображает донную поверхность сплошной линией и усиливает "хвосты" донного эха, что позволяет по их длине и уровню (цвету) легко различать илистое, песчаное и скальное дно. Эхолоты Furuno отличают существенно большие (по сравнению с эхолотами Lowranse и Eagle) массо-габаритные показатели.

Типичный внешний вид эхолотов Furuno представлен на рис.10, 11, 12.

Рис.10. Эхолот FCV-1500. Рис.11. Эхолот FCV-582. Рис.12. Эхолот FЕ-700.

Основные характеристики эхолотов Furuno
Модель

Экран

Частота (кГц)

Глубина (м)
Ширина луча по уровню -3Дб

Мощность (Вт)

Габаритные размеры / Вес (Дисплей)

FCV-291/ FCV-292

10" цветная ЭЛТ Цветной – 8/16 цв.;
ч/б - 8 цв.

28, 50, 88, 200 (выбор при заказе)

2-4000
заводская установка пределов
5,10,20,40,80,
150,500;

1000
2000
3000
(выбор при заказе)

291x391x447 мм
12 кг

FCV-1500

15" цветная ЭЛТ
640*480 пкс
Цветной – 8/16 цв.;

Любая пара частот из 15/50, 28/50, 28/88, 28/107, 28/200, 38/50, 38/88, 38/200, 50/88, 50/107, 50/200, 88/200

5-2000
8 диапазонов

1000
2000
3000

FCV-582L

6.5" цветной ЖКИ
320*234 пкс
Цветной – 8/16 цв.;
ч/б - 8 цв.

50/200

2-800 м
46°/10°

600

240x226x117 мм 3 кг

FЕ-700

6.5" цветной ЖКИ
320*234 пкс
Цветной – 8 цв.;
ч/б - 8 цв.

50/200

2-800 м
28°/5.4°

600

240x226x117 мм 3 кг

Некоторые из рыбопоисковых эхолотов имеют 2-4 луча, данные боковых лучей используются для отображения на экране монитора псевдо-трехмерного изображения рельефа дна. Но эти данные не могут быть использованы при выполнении промерных съемок.

Для выполнения промерных работ с повышенными требования по точности получаемых результатов используются гидрографические промерные эхолоты. В России они, в основном, представлены приборами фирм Reson и Kongsberg.

Kongsberg производит широкую линейку однолучевых гидрографических эхолотов. От малогабаритных переносных (ЕА 400Р серии) до стационарных четырехканальных (ЕА 600) с полностью независимой параллельной обработкой в пределах каждого частотного канала.

Основные технические особенности гидрографических эхолотов Kongsberg:

  • Широкий частотный диапазон (EA 600: 12 - 710 КГц, ЕА 400Р: 38-200 КГц, EA 400 : 27-710 КГц);
  • Компенсация измерений за скорость звука в воде;
  • Опция бокового обзора;
  • Опция определение свойств осадочных пород;
  • Может быть подключен к внешним устройствам, имеющим серийный интерфейс;
  • Возможность записи в файл, с последующей прокруткой в реальном времени;
  • Вывод эхограмм на стандартный цветной принтер;
  • Точность измерений в соответствии со стандартами IHO

Перечень промерных эхолотов Reason также достаточно широк. Их типичный внешний вид на примере эхолотов NaviSoundсерии 200 представлен на рис.13.

Рис.13. Эхолоты NaviSound 205, 210, 215.

Эхолоты NaviSound отличают: компактный и легкий, брызгозащищённый корпус; широкий диапазон рабочих частот; адаптация для выполнения съемки дна со сложной поверхностной структурой; измерение глубин как на основной частоте, так и на дополнительной частоте; запись результатов в виде эхограммы на 11 см термобумаге и/или в цифровом виде в ПК; высокая производительность и надежность.

Технические характеристики эхолотов NaviSound приводятся в следующей таблице:

Модель NaviSound

Частота (кГц)

Диапазон глубин (м)

Точность

Число каналов

Частота импульсов (Гц)

Твердая копия данных

Опция бокового обзора

100

28-35
190-225

0,5-600

0,07/0,01

1

20

Термобумага

-

205

28-35
190-225

0,5-100

0,07/0,01

1

5

Термобумага

-

210

28-35
190-225

0,2-600

0,07/0,01

1

20

Термобумага

+

215

28-35
190-225

0,2-600

0,07/0,01

2

20/10

Термобумага

+

410

15-600

0,2-1200

0,01

1

20

Термобумага

+

415

15-600

0,2-1200

0,01

1

20/10

Термобумага

+

420

15-600

0,2-6000

0,01

2

20

Термобумага

+

Многолучевые эхолоты

Для выполнения промерных работ на больших площадях, с большой производительностью, с большой детальностью и с гарантированным сплошным покрытием дна используются многолучевые эхолоты.

Рис.14. Иллюстрация принципа работы многолучевых эхолотов.

Принцип работы многолучевых эхолотов основан на формировании с использованием антенной решетки и/или электронным способом пучка узких лучей, расходящихся веером в плоскости, перпендикулярной направлению движения судна (рис.14.).

С учетом параметров движения судна (курс, крен, дифферент, вертикальные перемещения) и распределения скорости звука по глубине обследуемой акватории в результате каждого сканирования получается набор данных по глубинам акватории по линии, перпендикулярной траектории движения судна. Ширина области зондирования, как правило, кратна глубине (обычно составляет от 3 до 7 глубин). Число лучей, так же как и методы их формирования и обработки информации, в различных моделях многолучевых эхолотов существенно различаются. Обязательным дополнением к самому многолучевому эхолоту являются: навигационное оборудование для определения точных координат судна-носителя, система определения параметров движения судна (гирокомпас, крен-дифферент, датчик вертикальных перемещений), датчик определения вертикального распределения скорости звука в воде (STD-зонд). Как правило, стоимость дополнительного оборудования составляет значительную часть стоимости самого многолучевого эхолота.

Применение многолучевых эхолотов в океанографических и нефте-газопоисковых исследованиях на больших и средних глубинах началось достаточно давно (с середины 80-х годов). Применение данной технологии на мелководных водоемах стало возможным только после существенного увеличения производительности вычислительных комплексов. Это связано с тем, что при работах на малых глубинах для обеспечения полного покрытия дна акватории требуется существенное увеличение числа посылок в единицу времени, что, в свою очередь, вызывает значительное увеличение объема обрабатываемой информации.

В России используются различными организациями для выполнения промерных работ, в основном, многолучевые эхолоты известных зарубежных фирм, имеющих большой опыт в разработке и производстве данного оборудования и имеющих сертификаты, подтверждающие технические характеристики приборов. Количество используемых приборов достаточно невелико, в основном это эхолоты производства компании Reson и Kongsberg.

Их основные технические характеристики представлены в следующих таблицах:

Основные технические характеристики многолучевых эхолотов Reson

Модель SeaBat

Частота (кГц)

Глубина под трансдьюсером (м)

Возможная глубина погружения трансдьюсера (м)

Ширина захвата (коэфф. к глубине)

Кол-во лучей

8125

455

120

600 и 1,500

3.5

240

8101

240

300

120, 1, 500 и 3,000

7.4

101

8124

200

400

100

3.5

101

8111

100

1000

100

7.4

101

8160

50

3000

100

7.4

126

8150

12и/или 24

12,000

100

5

Основные технические характеристики многолучевых эхолотов Kongsberg
Модель

Частота (кГц)

Глубина под трансдьюсером (м)

Ширина захвата отн. к глубине D максимальная, м)

Кол-во лучей

EM 3000S

300

0.5-150

4xD/200

127

EM 3000D

300

0.5-150

10xD/250

254

EM 2000

200

1-250

7.5xD/300

111

EM 1002

95

2-1000

7.5xD/1250

111

EM 300

30

5-5000

5.5xD/5000

135

EM 120

12

50-11000

6xD/25000

191

EM 121

12

10-11000

3.5xD/25000

121

Универсальным прибором как для выполнения детальных работ на мелководных акваториях так и значительных глубинах, наиболее рациональным является использование эхолотов с высокой частотой и большой шириной полосы захвата, например SeaBat 8125. Его точность соответствует специальным требованиям IHO (Международная Гидрографическая Организация). Отличием от большинства многолучевых эхолотов, использующих традиционный способ формирования луча при котором применяет один единственный набор элементных задержек для каждого луча, создавая виртуальную планарную (плоскую) матрицу, ориентированную в требуемом направлении, в SeaBat 8125 используется фокусирующее устройство формирования луча с применением серии задержек, создающих виртуальную кольцевую матрицу с увеличивающимся радиусом как функцией расстояния. Краткое описание работы SeaBat 8125:

Эхолот «освещает» 120-ти градусный сектор морского дна перпендикулярно курсу судна. Приёмник формирует 240 индивидуальных, динамически сфокусированных лучей и передаёт в процессор данные измерений с разрешением в 6 мм. Отображение интенсивности возвратного рассеивания и измеренных глубин происходит в реальном времени для постоянного контроля качества. SeaBat 8125 может контролироваться своим внутрисистемным графическим интерфейсом или пакетом программ, например, QINSy v. 7.4., PDS 2000. SeaBat 8125 (рис.15.) может быть установлен на промерном судне (катере) или на подводном аппарате при его максимальном погружении до 1500 м. При монтаже на судне высокоскоростная передача потока данных на борт происходит по стандартному SeaBat кабелю. Для установки же на подводном аппарате обычно используются оптические интерфейсы и оптоволоконный кабель. Опция 011 даёт возможность синхронизации двух систем (две головы сонара) SeaBat 8125, обеспечивая более широкое покрытие и псевдостереоизображение. SeaBat 6043 – программа, которая объединяет, подготавливает для дальнейшей обработки и выводит на экран данные, поступающие от обеих голов сонара. Кроме того, SeaBat 8125 имеет встроенную функцию гидролокатора бокового обзора, которая реализуется параллельно с проведением батиметрической съемки.

Рис.15. Внешний вид антенного модуля, процессора и дисплея SeaBat 8125.

Основные технические характеристики SeaBat 8125
Частота

455 кГц

Разрешение по расстоянию

6 мм

Охват

120°

Дальность max

120 м

Ширина 1 луча по направлению галса

Ширина 1 луча перпендикулярно направлению галса

0.5°

Частота следования импульсов

до 40 в сек

Скорость промерного судна

до 12 узлов

Погружение

станд. 600м,
доп. 1500 м

Питание системы

115В/230В, 50/60 Гц

Потребление

350 Вт (мах)

Массогабаритные характеристики

Антенна гидролокатора (ВхШхГ)

383мм x 499мм x 192мм

Процессор

417мм x 483мм x 177мм (19" стойка)

Антенна гидролокатора 600 м алюминиевая

24,3 кг (11,0 кг в воде)

1500 м титановая

35,2 кг (22,0 кг в воде)

Процессор

20 кг

Дисплей: SVGA

800х600, 72 Гц

Управление

трекбол, программный пакет

Вывод данных

10 Мб Ethernet или серийный RS232C

Передача данных

высокоскоростная цифровая по коаксиальному кабелю или по волоконно-оптическому

Питание головы сонара

24В, 4А от ROV или процессора

Примеры трехмерных изображений, полученных с использованием SeaBat 8125, приведены на рис.16, 17.

Рис.16. Размыв дна у основания опоры моста (глубина 12 м).
Рис.17. Пересечение двух трубопроводов (глубина 40 м).

Из многолучевых эхолотов отечественного производства серийные изделия выпускает НТП «Реаконт», но данные изделия еще не нашли признания пользователей, несмотря на достаточно хорошие технические характеристики. Внешний вид многолучевого эхолота Р-161 и полученное с его помощью трехмерное изображение показаны на рис.18, 19, 20.

Рис.18. Антенна Р-161 Рис.19. Блок управления Р-161 Рис.20. Трехмерное изображение трубопровода.

Технические характеристики многолучевых эхолотов НТП «Реаконт»
Модель

Частота (кГц)

Глубина под трансдьюсером (м)

Сектор обзора макс. (град.)

Ширина луча

Разрешение Угловое / по дальности

Кол-во лучей

Р-161

155

1-300

120

7

0.2/0.05

200

Р-322

155

1-200

150

3

0.1/0.05

800

Р-323

155

3-300

150

3

0.1/0.05

1000

поиск
Новости
15.06.2017
Новости от SyQwest: модернизация профилографов и летние скидки

28.04.2017
Публикация в журнале KORABEL.RU

Публикация в журнале KORABEL.RU
24.04.2017
НПП «Форт XXI» - участник мероприятий программы «Намасте Россия!»

НПП «Форт XXI» - участник мероприятий программы «Намасте Россия!»
13.03.2017
НПП "Форт XXI" на российско-индийском симпозиуме

НПП
06.03.2017
Поздравление с 8 марта

Поздравление с 8 марта
rss Рассылка новостей...
наверх
Яндекс.Метрика
Адрес: 141074, Россия, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, д.4 E-mail: mail@fort21.ru
Тел.: +7 495 789 90 19 (многоканальный); Тел./Факс: +7 495 513 24 63

Коммерческое использование материалов сайта не допускается без официального разрешения ООО НПП «Форт XXI».
© НПП «Форт XXI», 2017 г.
Яндекс цитирования