plik


FUNDACJA ROZWOJU AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE FRAGMENTY KSI{KI PT.: URZDZENIA NAWIGACJI TECHNICZNEJ autorstwa: Maciej Gucma Jakub Montewka Antoni Zieziula Szczecin 2005 RozdziaB 4, Echosondy autor: Maciej Gucma <email: macgucma@am.szczecin.pl> Jak cytowa? M. Gucma, J. Montewka, A. Zieziula, Urzdzenia Nawigacji Technicznej. Fundacja Rozwoju Akademii Morskiej w Szczecinie, Szczecin 2005. 4. Echosondy Wprowadzenie Urzdzenia i systemy hydroakustyczne wykorzystuj propagacj fal dzwi- kowych w [rodowisku wodnym maj szerokie zastosowanie w dziaBalno[ci ludzkiej na morzu, a podstawowe obszary ich zastosowaD to: - nawigacja morska, - hydrografia, - hydrolokacja, - geotechnika, - ryboBwstwo. Klasyfikacj urzdzeD hydroakustycznych mo|na przedstawi nastpujco: - echosondy, - hydrolokatory, - logi hydroakustyczne, - urzdzenia hydroakustyczne specjalnego przeznaczenia. W praktyce morskiej, przez sBowo sondowanie rozumie si mierzenie gBboko[ci. Natomiast sBowo echosonda wskazuje na u|ycie fal dzwikowych w celu okre[lenia aktualnej gBboko[ci. W urzdzeniach hydroakustycznych mierzonymi parametrami s takie wiel- ko[ci, jak [4]: - czas pokonania pewnej odlegBo[ci przez sygnaB akustyczny  zapasu wody pod stpk (echosondy), - wielko[ amplitudy odebranego sygnaBu akustycznego w porwnaniu z nadanym sygnaBem  pomiar kierunku (hydrolokatory), - r|nica czstotliwo[ci pomidzy sygnaBem nadanym a odebranym  pomiar prdko[ci (logi hydroakustyczne), - r|nica fazy sygnaBu odebranego w stosunku do nadanego  pomiar od- legBo[ci (urzdzenia specjalnego przeznaczenia). W systemach specjalnego przeznaczenia wykorzystuje si tak|e pomiar [6]: - sumy lub r|nicy amplitud dwch fal akustycznych (pomiar kierunko- wo[ci liniowej), - r|nicy faz dwch sygnaBw i czasu (pomiar pozycji), - zmiany odlegBo[ci impulsu odebranego w stosunku do emitowanego (badanie charakteru o[rodka lub przeszkody). Echosondy mo|na funkcjonalnie podzieli na: - nawigacyjne, 94 - oceanograficzne, - hydrograficzne, - geodezyjne, - rybackie, - specjalnego przeznaczenia. Taki podziaB jest jedynie orientacyjny. Stosuje si go do okre[lenia klasy urzdzenia a nie jego przeznaczenia  mo|na bowiem wykorzysta echosond hydrograficzn jako nawigacyjn, a oceanograficzn jako ryback. Urzdzenia nie speBni wtedy optymalnie swojej roli, ani pod wzgldem dokBadno[ci czy u|yteczno[ci, ani przede wszystkim pod wzgldem ekonomicznym. Dla porw- nania, dobrej klasy hydrograficzna echosonda wielowizkowa jest kilkadziesit razy dro|sza ni| echosonda nawigacyjna. Echosondy w zale|no[ci od pBaszczyzny pracy dziel si na: - pomiar w pBaszczyznie pionowej (echosondy gBbinowe): mierzona war- to[ to zapas wody pod stpk (h), a po uwzgldnieniu warto[ci zanu- rzenia (T) uzyskuje si gBboko[ akwenu (H) (rys. 4.1); - pomiar w pBaszczyznie poziomej (echosonda horyzontalna): mierzona warto[ (D) to odlegBo[ od przeszkody, mog mie dodatkowo rucho- my przetwornik (rys. 4.2); - pomiar pod dowolnym ktem: mierzona warto[ odlegBo[ Dp i dodat- kowo kt  oraz kt poprzeczny  (rys. 4.3). Rys. 4.1. Zasada pomiaru w pBaszczyznie pionowej [4] 95 Rys. 4.2. Zasada pomiaru w pBaszczyznie poziomej [4] Rys. 4.3. Pomiar pod dowolnym ktem [4] W dalszej cz[ci rozdziaBu opisane zostaBy: teoria pomiarw hydroaku- stycznych, budowa echosond nawigacyjnych, bBdy pomiaru gBboko[ci oraz wybrane typy urzdzeD echosond nawigacyjnych. 4.1. Teoria pomiarw hydroakustycznych 4.1.1. Parametry fal hydroakustycznych Fala hydroakustyczna definiowana jest przez czstotliwo[, amplitud i ksztaBt. W akustyce przyjto, |e sygnaBy o czstotliwo[ci do 20 Hz nazywa si infradzwikami, od 20 Hz do 20 kHz dzwikami sByszalnymi, za[ ponad 20 kHz 96 ultradzwikami. W echosondach nawigacyjnych wykorzystuje si fale z zakresu od ok. 20 kHz do ok. 200 kHz. Fale dzwikowe powstaj i rozchodz si w o[rodkach gazowych, staBych i pBynnych. Warunkiem generowania fal dzwikowych jest bezwBadno[ oraz spr|ysto[ o[rodka, dlatego fale te nie rozchodz si w pr|ni. Fale dzwikow mo|na zobrazowa jako rozprzestrzenianie si zakBcenia rwnowagi o[rodka. yrdBem powstawania fal hydroakustycznych w o[rodku wodnym jest rdzeD prze- twornika echosondy, natomiast o[rodkiem przenoszcym jest woda. Fale hydroakustyczne posiadaj nastpujce, pozytywne wBa[ciwo[ci pro- pagacyjne w o[rodku wodnym: - rozprzestrzenianie si fali w wodzie z du| prdko[ci (ok. 1500 m/s), - w przybli|eniu prostoliniowa propagacja fal, - mo|liwo[ przenoszenia energii na stosunkowo znaczn odlegBo[, - Batwo[ kierunkowego ksztaBtowania wizki fali, - zdolno[ odbijania si cz[ci emitowanej energii od spotykanych na drodze przeszkd, - kt odbicia jest rwny ktowi padania fali, - stosunkowo Batwy sposb uzyskiwania fali ci[nieniowej z energii elek- trycznej. Do wad mo|na natomiast zaliczy: - stosunkowo du|e tBumienie o[rodka, - rozbie|no[ wizki fali hydroakustycznej, - ograniczony zakres stosowanej czstotliwo[ci. 4.1.2. Rozchodzenie si fal hydroakustycznych W [rodowisku wodnym wystpuj trzy rodzaje fal akustycznych: - pBaskie, - kuliste, - zBo|one. Fala hydroakustyczna powstaje w taki sam sposb jak fala akustyczna w powietrzu, czy dowolna fala harmoniczna opisana zale|no[ci [1]: A t = Asin t + ( ) ( ) (4.1) gdzie: A(t) - chwilowe wychylenie czsteczki poBo|enia, A - maksymalne wychylenie czstki (amplituda drgaD),  - pulsacja, 97 t - czas,  - faza pocztkowa drgaD. Na rysunku 4.4 pokazano powstawanie fali pBaskiej. Pracujcy przetwornik generuje fal harmoniczn o amplitudzie A i czasie trwania t. Fala ta jest przesu- nita w fazie o warto[ . Rys. 4.4. Powstawanie fali pBaskiej [1] Fala kulista wytwarzana jest przez pulsujc kul, ktr pokazano na ry- sunku 4.5. Przetwornik kulisty generuje fale o czasie trwania t. Rys. 4.5. Powstawanie fali kulistej [1] 98 Fala zBo|ona powstaje z kilku przetwornikw podajc napicia przesunite w fazie. Fale zBo|one nie s wykorzystywane w nawigacji morskiej. 4.1.2.1. Prdko[ fali Prdko[ fali hydroakustycznej zale|y bezpo[rednio od spr|ysto[ci i g- sto[ci o[rodka, a zatem po[rednio od temperatury, zasolenia oraz ci[nienia. W nawigacji prdko[ wyznacza si na podstawie diagramu (rys. 4.6) lub rwnania empirycznego Wooda [3]: 2  = 1445,5 + 4,62T - 0,0452T + 1,32 - 0,007T S - 35 ( )( ) (4.2) gdzie:  - prdko[ dzwiku w wodzie [m/s], T - temperatura wody [C], S - zasolenie [0 ]. Rys. 4.6. Diagram wpBywu temperatury i zasolenia na prdko[ rozchodzenia si dzwiku w wodzie Korzystanie z diagramu sprowadza si do wybrania aktualnej temperatury (warto[ 22C, punkt 1). Nastpnie linia poprowadzona do aktualnego zasolenia (warto[ 350 , punkt 2). W kolejnym kroku (3) odczytujemy aktualn prdko[ dzwiku, ok. 1530 m/s. 99 4.1.2.2. ZaBamanie si fali Na zaBamanie si fali hydroakustycznej wpByw maj nastpujce czynniki: - r|nice prdko[ci dzwiku w warstwach wody, - zmiany temperatury na drodze przej[cia fali, - zmiany zasolenia wody w zale|no[ci od gBboko[ci, - zmiany ci[nienia statycznego. ZaBamywanie si fali akustycznej sprowadza si do zmiany kierunku roz- chodzenia si fali przy jednoczesnych zmianach jej prdko[ci w warstwach da- nego o[rodka. Kierunek fal okre[laj linie prostopadBe do czoBa fali. CzoBo fali tworzy powierzchni jednakowej fazy, zatem wielko[ zaBamania mo|na za- pisa w postaci zale|no[ci:  1 = (4.3)  2 gdzie: 1 - prdko[ dzwiku w o[rodku 1 [m/s], 2 - prdko[ dzwiku w o[rodku 2 [m/s],  - kt zaBamania w o[rodku 1,  - kt zaBamania w o[rodku 2. ZaBamanie fali akustycznej przy przej[ciu z o[rodka 1 do 2, przedstawiono na rys. 4.7. Rys. 4.7. ZaBamanie fali akustycznej przy przej[ciu z o[rodka 1 do 2 100 4.1.2.3. Czstotliwo[ fali Czstotliwo[ fali f [Hz] dana jest zale|no[ci [1]:  f = (4.4)  gdzie:  - prdko[ rozchodzenia si fali [m/s],  - dBugo[ fali [m]. Fala o czstotliwo[ci 1 kHz ma w wodzie dBugo[ 1,5 m, podczas gdy fala o czstotliwo[ci 30 kHz - 5 cm (zakBadajc, |e prdko[ rozchodzenia si fali to 1500 m/s). Dobr czstotliwo[ci pracy echosondy, w zale|no[ci od rodzaju i gBboko- [ci akwenu, jest zadaniem dosy trudnym. Oprcz po|danej szeroko[ci wizki (a tym samym rozr|nialno[ci obiektw) koniecznym jest uwzgldnienie gBbo- ko[ci akwenu. Do[wiadczalnie uzyskano zale|no[ optymalnej czstotliwo[ci sondowania od gBboko[ci [4]: 40 fopt = (4.5) 2 / 3 h max Warto[ fopt zapewnia uzyskanie optymalnych pomiarw przy maksymalnej gBboko[ci hmax. 4.1.3. WpByw o[rodka na rozchodzeni si fal hydroakustycznych WpByw o[rodka na rozchodzenie si fal hydroakustycznych mo|na scharak- teryzowa przez dwa gBwne czynniki: tBumienie fal akustycznych i odbicie fal w o[rodku. Taki opis nie wyczerpuje w peBni zagadnienia, jest jednak wystarcza- jcy do celw praktycznych. 4.1.3.1 TBumienie fal hydroakustycznych Straty energii fali akustycznej spowodowane s: - rozbie|no[ci wizki, - tBumieniem o[rodka. Wypromieniowana energia E rozkBada si na powierzchni kuli 4r2. Praw- dziwe jest rwnanie [6]: 101 E I = (4.6) 4r2 gdzie: I - nat|enie akustyczne, E - gsto[ energii, r - odlegBo[ midzy nadajnikiem a odbiornikiem. Przy obliczeniach tBumienie uwzgldnia si przez wprowadzenie wspB- czynnika tBumienia w funkcji wykBadniczej. Spadek nat|enia akustycznego w funkcji odlegBo[ci pomidzy nadajnikiem a odbiornikiem wynosi[6]: a I = " e- r (4.7) r2 gdzie: I - nat|enie akustyczne, a - czstotliwo[ drgaD, r - odlegBo[ midzy nadajnikiem a odbiornikiem,  - wspBczynniki tBumienia. Zatem, nat|enie fali akustycznej mo|na okre[li jako[6]: I1 I = "e- r (4.8) r2 gdzie: I1 - nat|enie danej fali akustycznej, r - promieD kuli,  - wspBczynnik tBumienia. W celu wyliczenia strat energii wygodniej jest posBugiwa si wielko[ciami poziomu nat|enia. Poziom nat|enia akustycznego (I) jest wielko[ci zwi- zan nat|eniem akustycznym. Wyra|ony jest jako logarytm stosunku na- t|enia danej fali akustycznej (I1) do nat|enia zerowego (I0) i pomno|ony przez wspBczynnik liczbowy rwny 10 [6]. I1 I =10lg dB [ ] (4.9) I0 gdzie: I - poziom nat|enia akustycznego, I1 - nat|enie danej fali akustycznej, 102 I0 - nat|enie zerowe. WspBczynnik  wynosi[6]: # # 0,23 I #  = (4.10) #10lg I0 + 20lg" r # # r # # gdzie: I - poziom nat|enia akustycznego, I1 - nat|enie danej fali akustycznej, I0 - nat|enie zerowe, r - odlegBo[ midzy nadajnikiem a odbiornikiem. Natomiast wspBczynnik pochBaniania mo|emy wyznaczy korzystajc ze wzoru Naviera-Stokesa[3]: 2 2 " "  = (4.11) 3"0 "3 gdzie:  - wspBczynnik pochBaniania, - wspBczynnik lepko[ci o[rodka,  - pulsacja,  - prdko[ rozchodzenia si fali,  - gsto[ o[rodka. Zale|no[ pomidzy wspBczynnikami pochBaniania i tBumienia wynosi[3]:  = 2 (4.12) Wyniki badaD wspBczynnika tBumienia doprowadziBy do wyprowadzenia nastpujcego rwnania okre[lajcego wielko[ tBumienia w funkcji czstotliwo- [ci[3]: 2 43 f 2  = + 296 "10-6 f (4.13) 2 4450 + f gdzie:  - wspBczynnik tBumienia [dB/km], f - czstotliwo[ drgaD fali akustycznej [Hz]. Do celw praktycznych, mo|na wyprowadzi nastpujce rwnanie opisu- jce maksymalny zasig echosondy[3]: 103 k " P " S hmax = (4.14) 4&! " J gdzie: k - wspBczynnik odbicia, S - powierzchnia rdzenia przetwornika odbiorczego [m2], &! - kt bryBowy, w ktrym zostaBa wypromieniowana moc [rad], J - minimalna moc sygnaBu przychodzcego do odbiornika [W], P - moc wypromieniowana z przetwornika nadawczego [W]. 4.1.3.2. Odbicie fal hydroakustycznych WBasno[ci odbijajce powierzchni opisuje si przy u|ycia wspBczynnika odbicia bdz stosunku energii odbitej do energii padajcej. Orientacyjne warto- [ci energii odbitej i wspBczynnika odbicia przedstawiono w tabeli 4.1. Tabela 4.1 Zestawienie przykBadowych warto[ci energii odbitej i wspBczynnika odbicia, w zale|no[ci od materiaBu [1,3, 6] materiaB energia odbita [%] wspBczynnik odbicia powietrze 99,9 0,99997 (styk powietrza z wod) nikiel 89,0 0,9 stal 85,0 0,8-0,9 granit 65,0 0,6-0,8 guma 55,0 0,5-0,8 kamieD 55,0 0,5-0,7 drewno 21,0 0,20-0,5 piasek 13,0 0,005-0,5 ld 13,0 0,1-0,2 iB 10,0 0,0017 R|nice wspBczynnika odbicia dla dna zBo|onego z ro|nych materiaBw mo|na zaobserwowa na echogramie w postaci wielokrotnego echa. Sytuacj tak przedstawiono na rys. 4.8. 104 Rys. 4.8. Echogram pokazujcy powstawanie wielokrotnych ech Podczas odbicia mo|e doj[ do interferencji fali odbitej i fali nadanej, co z kolei spowoduje zjawisko wzmocnienia fali bdz jej osBabienia. Przedstawiono to na rys. 4.9. DBugo[ fali przed i po odbiciu wynosi , natomiast fala, ktra ulegBa interferencji 1. Kt padania rwna si ktowi odbicia. Rys. 4.9. Odbicie fali poBczone z interferencj [6] Przy interferencji amplituda sygnaBu akustycznego jest odwrotnie pro- porcjonalna do kwadratu odlegBo[ci. Natomiast, gdy interferencja nie wyst- puje, amplituda sygnaBu jest odwrotnie proporcjonalna do odlegBo[ci w pierw- szej potdze. 105 4.2. Budowa echosond nawigacyjnych Analizujc szczegBy budowy echosond mo|na, jak w ka|dej dziedzinie techniki, zaobserwowa postpujc miniaturyzacj zwizan z rozwojem elek- troniki. Echosondy oparte na ukBadach lampowych obecnie nie s ju| produko- wane, a konstrukcje tego typu wystpujce na statkach zastpuje si nowocze- [niejszymi rozwizaniami. Zasada dziaBania pozostaje jednak niezmienna, zmieniaj si natomiast takie parametry jak dokBadno[, liczba dostpnych opcji, funkcjonalno[. 4.2.1. Schemat blokowy echosondy UkBad echosondy przedstawiono na rysunku 4.10. SkBada si on z dwch kanaBw: nadawczego i odbiorczego, przy czym w przypadku pracy impulsowej zastosowany jest jeden przetwornik nadawczo-odbiorczy. Praca obu kanaBw kierowana jest przez ukBad sterujcy (zwanym tak|e indykatorem), w ktrym jednocze[nie odbywa si pomiar czasu[2,3]. Elementy skBadowe echosondy im- pulsowej to [3]: - zasilacz, - ukBad sterujcy (indykator), - generator, - przetwornik nadawczo-odbiorczy, - wzmacniacz, - wy[wietlacz (wskaznik). Schemat blokowy echosondy przedstawiono na rys. 4.10. Pomiar gBboko[ci odbywa si na zasadzie wyznaczenia czasu wygenero- wania impulsu elektromagnetycznego w generatorze, ktry nastpnie jest prze- kazywany na przetwornik i wyemitowany do wody w postaci impulsu hydroaku- stycznego. Impuls ten, po odbiciu si od dna lub napotkanej przeszkody, powraca do przetwornika uruchamiajc kanaB odbiorczy. W przetworniku sygnaB fali akustycznej zostaje zamieniony w uzwojeniu przetwornika na impuls elek- tryczny, nastpnie jest wzmocniony we wzmacniaczu, po czym wraca do ukBadu sterujcego. Tu nastpuje pomiar czasu od chwili nadania do chwili powrotu impulsu elektrycznego, ktry po odpowiedniej obrbce zostaje uwidoczniony na wy[wietlaczu (wskazniku) [2]. Operator ma mo|liwo[ dostosowania parame- trw pracy do swoich wymagaD. Impuls pokonuje drog do dna:  " h = (4.15) 2 106 gdzie: h - zapas wody pod stpk,  - prdko[ dzwiku w wodzie,  - czas przebiegu impulsu. Rys. 4.10. Schemat blokowy echosondy GBboko[ akwenu wyznaczamy z zale|no[ci: H = h + T (4.16) gdzie: h - zapas wody pod stpk, H - gBboko[ akwenu, T - zanurzenie statku. 107 4.2.2. PodzespoBy echosondy Wszystkie ukBady echosondy znajduj si na mostku z wyjtkiem przetwor- nika umieszczonego w dnie statku. WspBczesne echosondy mog mie dodat- kowo ukBady pomocnicze, takie jak: wskazniki warto[ci gBboko[ci, drukarki, zewntrzne rejestratory, itp. 4.2.2.1. Przetwornik W echosondach nawigacyjnych najcz[ciej stosuje si przetworniki piezo- ceramiczne oraz przetworniki magnetostrykcyjne. Sama zasada dziaBania przetwornika wykorzystuje r|ne zjawiska fizyczne (min: magnetostrykcj, drgania kwarcu w zmiennym polu magnetycznym oraz inne), ktrych szczegBowe omwienie wychodzi poza zakres materiaBu tego skryptu. Przetwornik ma za zadanie konwersj sygnaBu z pasma elektromagnetycz- nego na pasmo hydroakustyczne (przy nadawaniu) oraz z hydroakustycznego na elektromagnetyczny (przy odbiorze)[5]. PrzykBadow charakterystyk czasowo- amplitudow sygnaBu odebranego przedstawia rys. 4.11. Rys. 4.11. Charakterystyka czasowo-amplitudowa odebranego sygnaBu Zjawisko piezoelektryczne odkryte zostaBo okoBo 1880 r. przez Jacquesa i Pierra Curie. W uproszczeniu, polega ono na odksztaBceniu mechanicznym pewnych materiaBw poddanych dziaBaniu pola elektrostatycznego. Typowym przykBadem takiego materiaBu jest kwarc[1]. Syntetyczne piezoelektryki to ce- ramiczne masy polikrystaliczne i niektre polimery[5]. Przetworniki produkuje si z polikrystalicznego proszku ceramicznego formowanego pod wysokim ci- [nieniem i w wysokiej temperaturze. Nastpnie poddaje si o obrbce mecha- nicznej zapewniajcej wBa[ciwe parametry pracy (czstotliwo[ itp.). W nastp- nym kroku montuje si elektrody (zwykle srebrne). MateriaB ceramiczny na tym etapie wykazuje wBa[ciwo[ci izotropowe (ka|da komrka struktury krystalicznej 108 jest osobnym dipolem o losowej orientacji). Eliminuje si to zjawisko poprzez przyBo|enie silnego zewntrznego pola elektromagnetycznego, oraz wystawienie materiaBu na dziaBanie wysokiej temperatury, dziki czemu materiaB zaczyna wykazywa wBa[ciwo[ci anizotropowe[5]. MateriaB ceramiczny jest odbudowa- ny przez materiaB tBumicy, co pozwala ukierunkowa powstajce oscylacje je- dynie w po|danym kierunku. WypeBniacz zwykle jest mas poliuretanow lub polimerow. PrzykBadowy przekrj przez przetwornik ceramiczny zaprezento- wano na rysunku 4.12. Rys. 4.12. Przekrj przez przetwornik piezoceramiczny [5] Zjawisko magnetostrykcji polega na zmianie wymiarw geometrycznych niektrych metali, stopw i spiekw na skutek dziaBania zmiennego pola elek- tromagnetycznego. Zjawisko magnetostrykcji jest zale|ne od temperatury, tzn. maleje ze wzro- stem temperatury, a w punkcie Curie zanika caBkowicie. Przy budowie przetwornikw magnetostrykcyjnych stosuje si, rezonans czstotliwo[ci wBasnej (mechanicznej) prta z czstotliwo[ci drgaD pola magne- tycznego oraz wstpne podmagnesowanie (przez magnesy staBe). Podmagneso- wanie wstpne zwiksza dwukrotnie amplitud strumienia magnetycznego[3]. Rdzenie w ksztaBcie prostopadBo[cianu, ze wzgldu na charakter drgaD po- wierzchni drgajcej przypominajcej ruch tBoka, nazywaj si przetwornikami tBokowymi. Je|eli blachy rdzenia maj ksztaBt pier[cieni a same rdzenie cylindra, przetworniki takie nazywane s toroidalnymi. Przetworniki tBokowe buduje si dla czstotliwo[ci 20-250 kHz, toroidalne natomiast do 20 kHz. Przekrj przez sekcj przetwornika tBokowego pokazano na rysunku 4.13. Jego rdzeD zBo|ony 109 jest z wielu blach z wycitymi oknami, pomidzy ktrymi znajduj si izolatory. Wewntrz umieszczono uzwojenia magnesujce i magnesy staBe. Rys. 4.13. Przekrj przez przetwornik tBokowy Czstotliwo[ drgaD mechanicznych rdzenia przetwornika zale|y od jego wymiarw geometrycznych i wBasno[ci materiaBu, z ktrego zostaB wykonany i wynosi[3]: 1 Ek f = (4.17) a 2h 1+ 2h gdzie: h - wysoko[ przetwornika, a - dBugo[, szeroko[ przetwornika, Ek - moduB spr|ysto[ci materiaBu. Charakterystyka promieniowania to wykres przedstawiajcy zale|no[ na- t|enia sygnaBu akustycznego od kierunku promieniowania. W przypadku prze- twornika o ksztaBcie kwadratu charakterystyka jest jednakowa we wszystkich kierunkach. Natomiast, gdy przetwornik ma ksztaBt prostokta charakterystyki s r|ne i wyznacza si wtedy charakterystyki obrcone o 90. Stwierdzono, |e kt bryBowy promieniowania zale|y od dBugo[ci wypro- mieniowanej fali oraz od wymiarw powierzchni promieniujcej, co opisuje za- le|no[:  sin = 0,61 (4.18) r0 gdzie: 110  - kt bryBowy promieniowania, r0 - powierzchnia promieniujca,  - dBugo[ fali. Przez odpowiedni dobr tych dwch parametrw mo|na wpBywa na ksztaBt charakterystyki kierunkowej przetwornika, a przykBadow charakterystyk gene- rowanej fali przez przetwornik pokazano na rys. 4.13. Rys. 4.14. PrzykBadowa charakterystyka pracy przetwornika Na rysunku 4.13 przedstawiono rozkBad listka gBwnego (u|ytecznego), oraz listkw bocznych (nieu|ytecznych). Na listku gBwnym wyr|niono warto- [ci ci[nienia maksymalnego (kierunkowego)  Pz, ci[nienia w dowolnym punk- cie charakterystyki  P, kata bryBowego charakterystyki  . Charakterystyki nadawcze i odbiorcze pokrywaj si, co ma znaczenie przy odbiorze ech z kie- runkw umieszczonych poza lini symetrii charakterystyki listka gBwnego. Ta- kie echa zaindukuj mniejsze pole magnetyczne w przetworniku, a zatem bd sBabiej rozr|nialne w stosunku do ech poBo|onych w osi symetrii. Takie echa mo|na wyeliminowa zmniejszajc wzmocnienie, co jednocze[nie nie spowodu- je zaniku ech u|ytecznych. Echa z listkw bocznych w ogle nie bd widoczne. Dobr czstotliwo[ci pracy zale|y od warunkw |eglugi, zapasu wody pod stpk, rodzaju dna oraz po|danej dokBadno[ci wskazaD. Nowoczesne echoson- dy posiadaj zintegrowane przetworniki pracujce na 2 lub wicej czstotliwo- [ciach. PrzykBadowe szeroko[ci wizki w zale|no[ci od czstotliwo[ci pracy po- kazano na rys. 4.14. 111 Rys. 4.15. Szeroko[ci wizki w zale|no[ci od czstotliwo[ci 4.2.2.2. Generator UkBad generatora przetwarza energi zasilania na energi elektryczn o okre[lonym przebiegu czasowym. W konstrukcji generatora mo|na wyr|ni blok dostarczajcy energie (z zasilacza) i blok oscylacyjny, ktry formuje prze- bieg wyj[ciowy. W chwili obecnej konstruuje si generatory oparte o scalone ukBady elektroniczne, w u|yciu spotyka si jednak tak|e ukBady lampowe. W urzdzeniach hydroakustycznych wykorzystuje si generatory impulsowe (na wyj[ciu ukBadu jest szereg impulsw trjktnych lub prostoktnych). Generator jest sterowny przez ukBad sterujcy, a do parametrw sterowania mo|na zali- czy: moc impulsu, czas trwania impulsu czy sposb generowania impulsw. Czas trwania impulsu zale|y od[6]: - nat|enia szumw odbieranych przez odbiornik - jest ono proporcjonal- ne do szeroko[ pasma przenoszenia w kanale odbiorczym, a wic od- wrotnie proporcjonalne do czasu trwania impulsu  inaczej mwic, im dBu|szy jest impuls, tym mniejszy jest poziom szumw odbieranych przez odbiornik; - energii impulsu - jest ona proporcjonalna do czasu trwania impulsu i std wraz ze zwikszeniem czasu impulsu ro[nie jego zasig; - dBugo[ci impulsu - im krtszy jest impuls, tym wikszy prg powstawa- nia kawitacji. 112 Skrcenie czasu trwania impulsu powoduje zwikszenie pionowej zdolno- [ci rozdzielczej elementw w wodzie  inaczej mwic im krtszy jest impuls, tym bardziej wyrazny jest obraz echogramu i tym wicej szczegBw mo|na na nim rozpozna. Jednak wraz ze skracaniem czasu impulsu, maleje zasig son- dowania a co za tym idzie maksymalna gBboko[ sondowania hmax. We wspBczesnych echosondach nawigacyjnych czas trwania impulsu waha si od 10-8 do 10-5 [s]. Generator steruje tak|e czstotliwo[ci powtarzania impulsw fp, ktra za- le|y od maksymalnej gBboko[ci hmax i prdko[ci rozchodzenia si dzwiku w wodzie  przyjtej do obliczeD ([rednia prdko[ = 1500 m/s). Czstotliwo[ powtarzania mo|e by obliczona ze znanej ju| zale|no[ci: t h = (4.19) 2 Podstawiajc  = 1500 [m/s] i hmax = 100 [m]: 2h max t max = = 0,133  Gdzie tmax jest okresem powtarzania impulsu std czstotliwo[ powtarzania fp = 450 [impulsw/min]. 4.2.2.3. Wzmacniacz Wzmacniacz echosondzie stosowany jest w celu wzmocnienia odebranego sygnaBu do takiej warto[ci, aby mgB by on zarejestrowany przez ukBad steruj- cy i podany na wy[wietlacz. Napicia z przetwornika mog mie warto[ rzdu kilkunastu mikrowoltw, natomiast napicia potrzebne do rejestracji echogramu (a tym samym by przetworzonym przez ukBad sterujcy) musz mie warto[ kilku woltw. W bloku wzmacniacza dopasowuje si tak|e impedancj ukBadu przetwornika do impedancji ukBadu wzmacniacza. Wzmacniacz zabezpieczony jest tak|e przed odbiorem silnego sygnaBu nadawczego (odbitego przez bezpo- [rednie otoczeni przetwornika jak i pcherzyki i zooplankton z otoczenia prze- twornika). W chwili obecnej buduje si wzmacniacze oparte o tranzystory i ele- menty scalone. 4.2.2.4. UkBad sterujcy UkBad sterujcy zwany tak|e indykatorem, speBnia nastpujce role: - wyznacza czstotliwo[ impulsowania, - wyznacza zakres sondowania, - przeBcza z nadawania na odbir, 113 - wyznacza czas od chwili pobudzenia przetwornika nadawczego do chwili odebrania echa, - podaje sygnaB na wskaznik, - przetwarza ustawienia wprowadzone przez operatora na polecenia dla pozostaBych blokw echosondy. Czstotliwo[ impulsowania zwizana jest z zakresem i zasigiem sondo- wania. Echosonda nadaje impulsy w okre[lonych odstpach czasu, w ktrych wykonywany jest pomiar odlegBo[ci. Najpierw musi by odebrany impuls z po- przedniego cyklu zanim zostanie wyemitowany nastpny, w przypadku niespeB- nienia tego warunku generowany jest alarm utraty ech od dna. Natomiast przy wzro[cie zasigu sondowania zwiksza si odstp midzy kolejnymi emitowa- nymi impulsami. PrzeBczanie z nadawania na odbir zabezpiecza wzmacniacz i pozostaBe bloki przed odbiorem impulsu bezpo[rednio z generatora (obwd nadawczy i odbiorczy przetwornika stanowi jedno[). UkBady sterujce wykonywane s w technice scalonej a ich funkcje oraz do- stpne opcje s systematyczne zwikszane. 4.2.2.5. Wskaznik Wskazniki wykorzystywane w echosondach nawigacyjnych to najcz[ciej wy[wietlacze ciekBokrystaliczne (monitory LCD), wy[wietlacze lampowe (mo- nitory CRT), drukarki (rejestrujce na papierze zwykBym, termicznym, chemicz- nym lub innym) oraz wskazniki specjalne (wy[wietlacze numeryczne, bBysko- we). Powszechno[, wysoka jako[ i niska cena wy[wietlaczy LCD skBaniaj coraz cz[ciej producentw do wykorzystywania wBa[nie tego typu wy[wietla- czy w echosondach. Wskaznik mo|e tak|e speBnia rol panelu sterujcego. Czsto echosonda posiada jedynie interfejs szeregowy do podBczenia kompute- ra, wtedy wszystkie funkcje sterowania i wy[wietlania s realizowane przez komputer. Takie rozwizanie nie jest jednak dopuszczalne dla echosond nawiga- cyjnych, a jedynie dla zastosowaD specjalnych. 4.2.2.6. Zasilacz UkBad zasilacza zapewnia energi pozostaBym blokom echosondy, trans- formujc napicie z sieci okrtowej do poziomu odpowiedniego dla blokw echosondy. Czsto wykorzystuje si wzmacniacze kilku czBonowe (inne dla ge- neratora, a inne dla ukBadw elektroniki sterujcej). Zasilacze najcz[ciej kon- struowane s jako ukBady impulsowe. 114 4.3. BBdy pomiaru gBboko[ci Analizujc bBdy pomiaru gBboko[ci w echosondach nawigacyjnych, mo|- na wyr|ni cztery gBwne zrdBa bBdw zwizane z: - nachyleniem dna, - koBysaniami statku, - ksztaBtem odbieranego impulsu, - r|nic prdko[ci dzwiku u|ytej do obliczeD a prdko[ci rzeczywistej. 4.3.1 BBdy wynikajce z nachylenia dna W przypadku, gdy dno nachylone jest pod pewnym ktem  w stosunku do pBaszczyzny A, rejestrowana gBboko[ nie bdzie warto[ci h tylko h . Przed- stawiono to na rys. 4.16. Rys. 4.16. WpByw nachylenia dna na odczyt gBboko[ci [2] Przy zaBo|eniu, |e  e"  mo|na przyj: "h = h - h zatem: h ' h = (4.20) cos poprawka gBboko[ci wynosi: "h = h (sec -1) 115 Mo|na stwierdzi, |e przy  d" 8 oraz  d" 30 bBd nachylenia dna nie wpBywa w znaczcy sposb na odczyt gBboko[ci[3]. 4.3.2 BBdy zwizane z koBysaniem statku W przypadku koBysaD statku echosonda wysyBa sygnaBy nie prostopadle do dna, co powoduje wahania we wskazaniach odczytu gBboko[ci. Redukcj tych bBdw realizuje si na etapie konstrukcyjnym umieszczajc przetwornik w osi symetrii statku, oraz podczas eksploatacji wybierajc ni|sze czstotliwo[ci pracy przetwornika. Charakterystyka promieniowania przetwornikw echosond nawi- gacyjnych jest projektowana w ten sposb, aby w warunkach koBysania statku zapewniony byB prawidBowy odbir odbitych sygnaBw. Na podstawie zale|no[ci geometrycznych z rysunku 4.17 mo|na wykaza, |e warunki te bd speBnione, je|eli kt  jest rwny ktowi  (=1/2 kta rozwarcia charakterystyki promie- niowania kierunkowego przetwornika). Od charakterystyki przetwornika nadawczego zale|y rwnie| pomiar minimalnej gBboko[ci. Je|eli zaBo|y si, |e na statku znajduj si przetworniki (oddzielnie nadawczy i odbiorczy rozsunite od siebie o J), to echosonda nie mo|e zmierzy dowolnie maBej gBboko[ci. Mi- nimalna mierzona gBboko[ musi umo|liwi powrt odbitej energii do odbior- nika, a wic minimalna gBboko[ mierzona wynosi [5, 6]: J h min = (4.21) 2tg Wybr optymalnej czstotliwo[ci pracy echosondy zale|y przede wszystkim od jej przeznaczenia (typem |eglugi). Rys. 4.17. Geometria wizki odbitej 116 4.3.3 BBdy zwizane z ksztaBtem impulsu Impuls odbierany przez przetwornik osiga maksymaln amplitud Amax w czasie Tmax. Przecitna warto[ tego czasu wynosi ok. 5 ms, co przekBada si na bBd pomiaru gBboko[ci rzdu 40 cm [3, 4]. Zobrazowano to na rys. 4.18. Ten bBd jest minimalizowany w nowoczesnych echosondach przez mikro- procesor oraz przez operatora (wybierajc wy|sze wzmocnienia). Rys. 4.18. Charakterystyka odebranego sygnaBu 4.3.4 BBdy zwizane z r|nic prdko[ci u|ytej do obliczeD a prdko[ci rzeczywistej Rzeczywist prdko[ rozchodzenia si fali hydroakustycznej w wodzie mo|na obliczy ze wzoru 4.2, diagramu a Tablic Nawigacyjnych (lub pokrew- nych wydawnictw brytyjskich  np.: Reeds) lub specjalnych tablic doBczanych przez producenta. Obecnie urzdzenia mikroprocesorowe posiadaj dodatkowe wej[cia na czujniki temperatury bdz maj mo|liwo[ wprowadzenia temperatu- ry. Nowoczesne urzdzenia uwzgldniaj tak|e wpByw gBboko[ci na pomiar. 4.4. Normy techniczne i wymagania dotyczce echosond Analizujc normy techniczne i wymagania dotyczce echosond mo|na wy- r|ni dwa zrdBa zaleceD: krajowe (wyznaczane przez towarzystwa klasyfika- cyjne) oraz midzynarodowe (wytyczane przez Midzynarodow Organizacj Morsk - IMO). Instytucje klasyfikacyjne, IMO oraz producenci urzdzeD ko- rzystaj z zaleceD instytucji normalizacyjnych. 117 IMO opracowaBo normy dla echosond, ktre zostaBy przyjte w postaci re- zolucji MSC.74 (69), zatwierdzone przez Komisj BezpieczeDstwa na Morzu w maju 1998 r. PrzykBadowo, dla echosond montowanych na statkach klasyfikowanych przez Polski Rejestr Statkw (PRS), zostaBy opracowane wytyczne w rozdziale 5  Poza-klasyfikacyjnych przepisw wyposa|enia statkw morskich z 1990 roku. Obowizujc norm techniczn dla echosond jest Polska Norma PN-EN ISO 9875 ustanowiona w lipcu 1999 r., przyjta przez Polski Komitet Normali- zacyjny. Norma ta jest zgodna z wytycznymi Komisji Europejskiej oraz norm midzynarodowych ISO. W tabeli 4.2 zaprezentowano zestawienie norm i wytycznych przyjtych przez IMO, PRS i PKN. Tabela 4.2 Zestawienie norm i wytycznych dotyczcych echosondo nawigacyjnych w oparciu o przepisy IMO, PRS i Polskiego Komitetu Normalizacyjnego Parametr Wymagania Wymagania Wymagania IMO PRS PKN 1 2 3 4 zakres gBboko[ci 2  200 0,5  400 2  400 [m] skala zakresu 200 m caBy zakres caBy zakres gBbokowodnego skala zakresu 20 m 0,1 caBego zakresu 0,1 caBego pBytkowodnego zakresu skala zakresu - 0,01 caBego (mo|liwo[ bardzo maBych zakresu zastosowania in- gBboko[ci nych skal) sposb prezentacji wskaznik urzdzenie samo- wskaznik graficzny piszce (drukarka) graficzny czstotliwo[ 12/min (akwen od 12/min 12/min powtarzania gBbokowodny); impulsw 36/min (inne) dokBadno[ 0,5 m 0,5 m lub 2% 1 m wskazaD dla skali gBboko[ci pBytkowodnej dokBadno[ 5 m lub 2,5% 1 m lub 3% 5 m lub 5% wskazaD dla skali gBboko[ci gBboko[ci gBboko[ci gBbokowodnej rozdzielczo[ 5mm/metr 2,5mm/metr 2,5mm/metr wskazaD dla skali gBboko[ci gBboko[ci gBboko[ci pBytkowodnej 118 cd. Tab. 4.2 1 2 3 4 rozdzielczo[ 0,5mm/metr 0,25mm/metr 0,25mm/metr wskazaD dla skali gBboko[ci gBboko[ci gBboko[ci gBbokowodnej alarm 2 alarmy przekroczenia przekroczenia zadanej zadanej gBboko[ci gBboko[ci braku zasilania koDcwki koDcwki papieru koDcwki papieru (gdy (gdy pozostaBo papieru (gdy pozostaB 1m) 10%) pozostaBo 10%) rejestracja danych 12h wstecz (wymogiem jest - (czas drukarka wic i gBboko[) zapis wstecz i tak jest dostpny) inne wymogi mo|liwo[ rczna regulacja wskazanie instalacji wzmocnienia czasu dodatkowych przetwornikw dostpno[ tBumienie zakBceD niedostpno[ danych dla regulacji zera innych urzdzeD wskazaD (port szeregowy, interfejs NMEA) sygnalizacja, gdy sygnalizacja, gdy ochrona przed pomiar jest pomiar jest pora|eniem zredukowany o zredukowany o zanurzenie statku zanurzenie statku 4.5. Opis wybranych parametrw regulacyjnych w echosondach nawigacyjnych Echosondy nawigacyjne to urzdzenia coraz bardziej skomplikowane, za- rwno pod wzgldem technicznym jak i regulacyjnym. W czasie, gdy ka|da no- wo-produkowana echosonda posiada mikroprocesor oraz wBasny program opera- cyjny, koniecznym staje si wyja[nienie parametrw regulacyjnych echosondy. Ze wzgldu na to, i| producenci r|nie nazywaj te same funkcje koniecznym staje si przedstawienie nazewnictwa kilku producentw. Zaprezentowano typowe na- zwy dla firm Kongsberg-Simrad i Furuno. W przypadku, gdy istniaBy typowe 119 skrty dla funkcji zaprezentowano je w nawiasach. W przypadku parametrw re- gulacyjnych postarano si przedstawi ich dziaBanie. Nie jest jednak mo|liwe przedstawienie wszystkich istniejcych funkcji ograniczono si wic do tych naj- istotniejszych. 4.5.1. Parametry zwizane z podstawow regulacj echosond Gain  Wzmocnienie. Odpowiednio wyregulowane wzmocnienie pozwala rejestrowa mniejsze i znajdujce si gBbiej cele, a tak|e wyeliminowa niepo|dane szumy. Wzmocnienie nale|y ustawia troch poni|ej punktu, w ktrym, zaczynaj pojawia si zakBcenia na ekranie. Gdy wzmocnienie jest nieodpowiednio ustawione to na ekranie nie ma wikszo[ci ech (dotyczy przypadku niedosta- tecznej regulacji wzmocnienia) lub bd widoczne zakBcenia i niepotrzebne echa (w przypadku przeregulowania wzmocnienia). Na warto[ wzmocnienia ma wpByw szereg czynnikw, od ktrych zale|y siBa odbitego impulsu m.in.: warunki hydrologiczne, wielko[ obiektu, moc emitowanego sygnaBu czy wybr poBo|enia miejsca przetwornika. W nowoczesnych echosondach mo|- na wykorzysta parametr (Auto Gain) ustawiajcy wzmocnienie automatycz- nie. Time Varying Gain ( TVG)  Wzmocnienie zale|ne od czasu. Parametr ten analogicznie odpowiada parametrowi zasigowej regulacji wzmocnienia w radarach. Regulacja ma na celu wzmacnianie ech od obiek- tw, poBo|onych w wikszej odlegBo[ci od przetwornika, przy jednoczesnym wyeliminowaniu ech nieu|ytecznych. Picture Speed, Scroll Speed, Image Speed  Prdko[ przesuwu obrazu. Opcja sBu|y do regulacji prdko[ci, z jak obraz przesuwa si po ekranie. Zmiana prdko[ci przesuwu obrazu monitora lub papieru powoduje zmian skali pozio- mej echogramu. MaBa prdko[ przesuwu obrazu spowoduje zagszczenie zapi- su, co ogranicza mo|liwo[ci interpretacji, ale zwiksza ilo[ zapisanych danych. Transmit Power, Power  Moc w impulsie. Jest to opcja umo|liwiajca wybr moc wysyBanego impulsu. Moc wyj[ciowa ograniczona jest przez maksymalny zakres pracy bloku nadawczo  od- biorczego lub przez maksymalny zakres pracy przetwornika. S to najcz- [ciej nastpujce nastawy tego parametru: wysoka moc (High) u|ywana na gBbokich wodach; [rednia (Medium); niska moc (Low) u|ywana na pBytkich 120 wodach. W niektrych echosondach moc transmisji mo|na regulowa pByn- nie. Istnieje tak|e dodatkowy parametr (Auto), ustawiajcy moc automatycz- nie. Zmiana mocy impulsu sondujcego powoduje efekty zbli|one do tych, jakie otrzymujemy przy zmianach wzmocnienia oglnego. Sensitivity Time Control (STC)  Dostosowanie czasowe czuBo[ci. Parametr ten sBu|y do wytBumienia niepotrzebnych ech pochodzcych od ma- Bych obiektw poBo|onych blisko powierzchni wody, czyli od np. zooplank- tonu. Parametr ten jest najbardziej u|yteczny na pBytkich wodach. Pulse Lenght, Pulse  DBugo[ impulsu. Zmiana dBugo[ci impulsu sondujcego wpBywa na dBugo[ zapisw ech reje- strowanych na ekranie. Dobr dBugo[ci impulsu powinien uwzgldnia, za- kres pomiarowy (krtki impuls  maBy zakres). Istnieje tak|e dodatkowy pa- rametr (Auto), ustawiajcy dBugo[ impulsu automatycznie. Color Threshold, Color Killing  Eliminacja grup kolorw. Parametr ten sBu|y do eliminacji maBych i sBabych ech z wy[wietlacza, przez eliminacj odpowiednich kolorw. W nowszych echosondach odpowiednikiem tego parametru jest Colour Scale Dialog (okno dialogowe skali kolorw). Operator mo|e zmieni nastaw w celu eliminacji sBabych ech bdz w celu zwikszenia tych ech. Sound Velocity, Sound Speed  Prdko[ dzwiku w wodzie. Jest to parametr umo|liwiajcy dopasowanie prdko[ci dzwiku do aktual- nych warunkw panujcych w danej chwili na morzu. Prdko[ dzwiku naj- cz[ciej mo|na dopasowa w zakresie od 1400 m/s do 1550 m/s. Aby skompensowa wpByw zasolenia i temperatury najcz[ciej w nowych echosondach operator mo|e wybra rodzaj wody (np.: morska), jej tempera- tur czy poda aktualne zasolenie w [0 ]. W nowoczesnych urzdzeniach obok przetwornika mog by umieszczone czujniki temperatury. Manual Range  Ustawianie rczne zakresu. Parametr ten sBu|y do ustawiania rcznego zakresu pomiarowego, w zale|no- [ci od rodzaju |eglugi. Auto Range  Automatyczny zakres. 121 Funkcja ta dopasowuje zakres gBboko[ci, utrzymujc stale obraz dna w dol- nej cz[ci ekranu. Depth Adjustment, Draft, Draught  Wprowadzenie zanurzenia statku. Funkcja ta pozwala na odczyt rzeczywistej gBboko[ci mierzonej od po- wierzchni wody, lub np. pokBadu gBwnego. Gdy wprowadzona jest inna war- to[ ni| 0 (pomiar od stpki) wy[wietlany jest alarm o tym fakcie. Filter, Ping  Filtracja obrazu. Po uaktywnieniu tej funkcji zostaj usuwane pojawiajce si na ekranie za- kBcenia i nakBadajce si odbicia od ech dajce mylny obraz. PrzykBadowe ustawienia: Continous (cigBy), Single (pojedynczy), Level (poziom). Funk- cja bardzo u|yteczna w przypadku |eglugi na wodach ograniczonych, jak i podczas postoju na kotwicy. Heave Sensor Dialog (Heave ...)  Okno dialogowe przechyBu statku. Okno sBu|y do korygowania echogramw o bBd przechyBu pionowego wiz- ki (wywoBanego przechyBami statku). Musi jednak by podBczony czujnik przechyBw. Single beam - Pojedyncza wizka. Pojedyncz wizk wysyBa typowy przetwornik pojedynczy zBo|ony z jednej grupy elementw ceramicznych posiadajcy staB charakterystyk wizki. Dual beam - Podwjna wizka. U|ycie podwjnej wizki jest mo|liwe przy zastosowaniu przetwornika zBo- |onego z dwch elementw lub dwch grup elementw ceramicznych, po- siadajcy mo|liwo[ przeBczania szeroko[ci charakterystyki promieniowania na wsk lub szerok. Nale|y zaznaczy, |e funkcja ta wystpuje tak|e dla r|nych czstotliwo[ci pracy przetwornika. Splitbeam - Podzielenie wizki. U|ycie podzielonej wizki mo|liwe staBo si po zastosowaniu specjalnego przetwornik zBo|onego z czterech oddzielnych sekcji elementw ceramicz- nych (w echosondach firmy Simrad). Ka|da sekcja podBczona jest do od- dzielnego zespoBu nadawczo - odbiorczego. W wyniku obrbki tych sygna- Bw mo|liwe jest okre[lenie zarwno wymiarw geometrycznych celw, jak i ich objto[ci. 122 Multibeam  Wielowizkowy. Okre[lenie echosond specjalnego przeznaczenia (hydrograficznych), posiada- jcych specjalne wielotorowe przetworniki. Obraz z takiej echosondy pokry- wa znacznie wikszy obszar dna, ni| z echosondy jednowizkowej. 4.5.2. Parametry zwizane z wy[wietlaniem echogramw Units of Measures, Depth Unit, Units  Ustawienie jednostek gBboko[ci. Opcja umo|liwia wybr jednostek u|ywanych do pomiaru gBboko[ci, prd- ko[ci przesuwu obrazu, zanurzenia, prdko[ci rozchodzenia si dzwiku i innych. Language  Jzyk. W tym menu u|ytkownik mo|e wybra jeden z jzykw interfejsu. Speed, Vessel Speed (SOG)  Prdko[ statku. Po podBczeniu urzdzenia mierzcego prdko[ (log, GPS) u|ytkownik otrzymuje aktualn prdko[ statku. Display mode  Tryb wy[wietlania. Wchodzc w t opcj u|ytkownik mo|e wybra dostpne rodzaje zobrazo- wania ech od odbitych obiektw na ekranie. S to najcz[ciej: Navigation mode  Tryb wy[wietlania nawigacyjny. Je|eli echosonda wspBpracuje z urzdzeniem do okre[lania pozycji geogra- ficznej to zobrazowanie to przedstawia na ekranie dane nawigacyjne takie jak: aktualna pozycja geograficzna i bie|ca prdko[ statku oraz czas. Low Frequency/Ascope (LF/Ascope)  Niska czstotliwo[/Fiszlupa. W tym zobrazowaniu na ekranie pojawiaj si dwa obrazy umieszczone w pionie obok siebie. Z jednej strony znajduje si obraz echogramu dla pra- cy na niskiej czstotliwo[ci, za[ po drugiej odbite impulsy prezentujce bie- |ce echa. Pozwala na jednoczesne okre[lenie rozmiarw ryb oraz wielko- [ci biomasy. UBatwia tak|e odr|nienie ech od ryb i echa od dna. High Frequency/Ascope (HF/Ascope)  Wysoka czstotliwo[/Fiszlupa. 123 Podobnie jak LF/Ascope tyle, |e dla wysokiej czstotliwo[ci. Dual (Dual)  Tryb wy[wietlania podwjnego. Zobrazowanie to umo|liwia przedstawienie na wskazniku echosondy dwch obrazw, uzyskiwanych dziki zastosowaniu przetwornika wielo- czstotliwo[ciowego (lub 2 r|nych przetwornikw), pracujcego na 2 r|- nych czstotliwo[ciach. Umo|liwia to okre[lenie cz[ciowo wielko[ci Bawi- cy ryb przy poBowach pelagicznych, pracy na pBytkich wodach, wykrywania ryb przydennych oraz okre[lania rodzaju dna. Expansion  Rozszerzenie (powikszenie). Jest to funkcja, umo|liwiajce zobrazowanie na wy[wietlaczu echosondy wybranych obszarw. Bottom Expansion (Bottom Exp)  Rozszerzenie (powikszenie) przydenne. Zobrazowanie to umo|liwia przedstawienie wycitego i powikszonego ob- szaru przy dnie na wy[wietlaczu. Variable Range Marker (VRM)  Ruchomy znacznik odlegBo[ci (tj.: gBboko[ci). Ruchomy znacznik gBboko[ci umo|liwia dokBadny pomiar w pobli|u wprowadzonego zakresu gBboko[ci lub odlegBo[ci w przypadku sonaru do danego obiektu. Variable Range Marker Expansion (VRM EXP)  Rozszerzenie (powikszenie) z ssiedztwa ruchomego znacznika odlegBo[ci. Line Mark, Marker, Event  Linia znacznika. U|ycie tej funkcji powoduje wstawienie pionowej linii na ekranie w celu oznakowania zdarzenia lub istotnych miejsc np.: Bawic ryb, zaczepw itp. White Line  BiaBa linia. Oddzielania od dna ech, poBo|onych przy samym dnie. Vessel  Wybr ikony sylwetki statku. Opcja umo|liwia wybr ikony przedstawiajcej symulowan sylwetk stat- ku. Digital  Prezentacja aktualnej warto[ci gBboko[ci. Opcja umo|liwia wybr wielko[ci odczytu warto[ci aktualnej gBboko[ci na ekranie. Arragement  Rozmieszczenie zobrazowania. 124 Funkcja ta umo|liwia wybr jednego z trzech rozmieszczeD echogramw na wy[wietlaczu. Echo Trace Dialog  Okno dialogowe [ledzenia echa. Okno sBu|y do wy[wietlania na ekranie statystycznego podziaBu ryb, kie- runku, z ktrych przybywaj pojedyncze echa ryb. Scala Lines  Skala linii. Opcja umo|liwia wBczenie przerywanych linii poziomych, w rwno odda- lonych od siebie odstpach. Funkcja ta umo|liwia szybk ocen gBboko[ci, na jakiej znajduje si Bawica, czy przeszkoda. 4.5.3. Parametry regulacyjne obrazu Regulacja obrazu echosondy (sonaru) ma na celu lepsze rozr|nianie echo- gramu, przez operatora w okre[lonych warunkach o[wietlenia. Regulacje te do- tycz ustawieD: barw wy[wietlacza (Color Palette), koloru tBa (Background Co- lor), jasno[ci (Brightness), poziomu pod[wietlenia, oraz kontrastu (Contrast). W echosondach mo|na spotka nastpujce kolory tBa i intensywno[ci dzienne wy[wietlacza: - Blue, - Bright Day, - Day/White, - Day/Black. 4.5.4. Regulacje umo|liwiajce zapis echogramw Save Settings  Zachowanie ustawieD. Opcja sBu|y do ustawiania i zapamitywania wszystkich dostpnych usta- wieD istniejcych w trybie wy[wietlania takich jak: wzmocnienie, moc im- pulsu, jzyk, jednostki itp. Load Settings  Wczytanie zapamitanych ustawieD. Opcja sBu|y do wczytywania danych zapisanych wcze[niej ustawieD. Mode  Tryb. Opcja ta umo|liwia wy[wietlanie normalnego sygnaBu otrzymywanego na bie|co z przetwornika, bdz odtwarzanie wcze[niej zarejestrowanych sy- gnaBw History on/off  Historia zapisw. Funkcja sBu|y do wBczania/ wyBczania odtwarzania zapisanych danych. 125 History Recording/Playback  Zapis/odtwarzanie echogramu. Opcja pozwala na zapisywanie na twardym dysku echogramu, bdz jego odtwarzanie. History Time  Czas zapisu w historii. Funkcja umo|liwiajca wybr dBugo[ci czasu zapisu w historii. Printer  Drukarka. Opcja umo|liwia ustawienie parametrw wydruku jak: " Name  Nazwa drukarki (np.: HP LaserJet). " Status  Stan (np.: drukowanie). " Type  Typ drukarki (np.: Laserowa). " Where  Pole wy[wietla nazw interfejsu drukarki (np.: USB). " Comment  Komentarz. " Properties  WBa[ciwo[ci wydruku. 4.5.5. Opis funkcji sBu|cych do ustawiania alarmw Alarms  Alarmy. Funkcje te umo|liwiaj ustawienie alarmu na minimaln warto[ gBboko- [ci, po ktrej przekroczeniu zostanie wygenerowany alarm. Jest to istotny parametr ze wzgldw bezpieczeDstwa nawigacji. Maximum Alarm (Max Alarm)  Alarm maksymalnej gBboko[ci. Funkcja sBu|y do wBczania i wyBczania alarmu ustawionego na maksy- maln (wiksz) gBboko[. Bdzie to pierwszy alarm ostrzegajcy nawiga- tora o potencjalnie zredukowanej gBboko[ci. Minimum Alarm (Min Alarm)  Alarm minimalnej gBboko[ci. Funkcja sBu|y do wBczania i wyBczania alarmu ustawionego na minimaln (mniejsz) gBboko[. Ten alarm powinien by tak ustawiony |eby nawiga- tor zosta w por ostrze|ony o krytycznym zapasie wody pod stpk. Funk- cja ta jest maBo przydatna w przypadku |eglugi na akwenach ograniczonych (np.: |egluga pogBbionym torem wodnym) gdzie zapas wody pod stpk wynosi kilka metrw. W takiej sytuacji alarmy bd jedynie przeszkadza. Lost Bottom Alarm  Alarm zaniku odczytu dna. Po wBczeniu tej funkcji, gdy echosonda zgubi echo od dna uaktywnia si alarm. 126 Literatura do rozdziaBu 4 1. Blackstock D.: Fundamentals of Physical Acoustics, Wiley-Interscience 2000. 2. Caly, C.: Acoustical Oceanography. John Wiley & Sons, 1977. 3. KrajczyDski, E.: Urzdzenia Hydroakustyczne w Nawigacji. Wydawnictwo Morskie, GdaDsk, 1980. 4. KrajczyDski, E.: Urzdzenia Nawigacji Technicznej. Fundacja Rozwoju WSM, Gdynia, 1995. 5. Seippel, R.: Transducers, Sensors and Detectors. Prentice-Hall, 1983. 1. Urick R.: Principles of Underwater Sound. 3rd edition, McGraw Hill, 1983. 127

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
OPŁATA ADIACENCKA Z TYTUŁU BUDOWY URZĄDZEŃ INFRASTRUKTURY TECHNICZNEJ
Wstępna analiza urządzeń nawigacyjnych z USA
247t2113 monter konserwator urzadzen zabezpieczen technicznych osob i mienia
Urzadzenie techniczne
Ie 3 Wytyczne techniczno eksploatacyjne urządzeń do wykrywania stanów alarmowych taboru
Bezpieczeństwo pracy przy eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych
Wymagania przepisów dot maszyn i urządzeń technicznych barwy i znakiu bezpieczeństwa
Urządzenia techniczne
00 Program nauki Technik urządzeń audiowizualnych 313 04id 52
zasady BHP przy obsłudze urządzeń technicznych
Technik nawigator morski
Eksploatowanie maszyn, instalacji i urządzeń technicznych

więcej podobnych podstron