Руководство по датчикам эхолота Airmar. Часть 1.
Принципы работы датчика эхолота
Что такое датчик?
Хороший эхолот зависит от эффективного преобразователя, передающего и принимающего сигналы. Преобразователь является сердцем системы эхолота. Это устройство, которое изменяет электрические импульсы в звуковые волны или акустическую энергию и обратно. Другими словами, это устройство посылает звуковые волны, а затем принимает эхо-сигналы, и эхолот интерпретирует или «обнаруживает», что находится ниже поверхности воды.
Как работает датчик?
Самый простой способ понять, как функционирует преобразователь, это представить его как прибор с динамиком и микрофоном. Преобразователь получает последовательность высоковольтных электрических импульсов от эхолота. Затем, как стереодинамики у вас дома, датчик преобразует импульсы в звук. Звук проходит через воду, как волны давления. Когда волна достигает таких объектов, как водоросли, камни, скалы, рыба или дно, волна отражается. Волна возвращается эхом — так же, как ваш голос будет отражаться эхом от стены каньона. Когда отраженная звуковая волна возвращается, датчик действует, как микрофон. Он принимает звуковую волну в течение времени между каждым импульсом передачи и преобразует его обратно в электрическую энергию. Преобразователь тратит около 1% своего времени для передачи и 99% своего времени спокойно слушая эхо-сигналы. Помните, однако, что эти периоды времени измеряются в микросекундах, поэтому время между импульсами очень короткое. Эхолот вычисляет разницу во времени между передающим импульсом и обратным эхом, а затем отображает эту информацию на экране, в понятном пользователю виде.
Что входит в Создание датчика?
Основным компонентом датчика глубины является пьезокерамический элемент. Это та часть, которая преобразует электрические импульсы в звуковые волны, а когда эхо возвращается, пьезокерамический элемент преобразует звуковые волны обратно в электрическую энергию. Пьезокерамические элементы наиболее часто выполнены в форме диска, но они также могут быть в форме стержня или кольца. Преобразователь может содержать один элемент или ряд элементов соединенных вместе (массив). Преобразователь состоит из шести отдельных компонентов:
Как датчик узнает глубину?
Эхолот измеряет время между передачей звука и приемом его эха. Звук проходит по воде со скоростью около 1463 м/с (4,800 футов/с), чуть менее мили в секунду. Для того, чтобы вычислить расстояние до объекта, эхолот умножает время, прошедшее между передачей звука и принятым эхом на скорость звука в воде. Система эхолота интерпретирует результат и отображает глубину воды для пользователя.
Откуда датчик знает, как выглядит дно?
Поскольку лодка движется по воде, отголоски некоторых звуковых волн возвращаются быстрее, чем другие. Мы знаем, что все звуковые волны движутся с одинаковой скоростью. Когда звуковая волна в одной секции звукового поля возвращается быстрее, чем другая, это означает, что волна отскочила от чего-то находящегося ближе к датчику. Эти возвращающиеся звуковые волны показывают все выпуклости и впадины на подводной поверхности — структуру дна. Эхолоты способны определить мягкое или жесткое дно, и даже различить заросли водорослей и камни, потому что звуковые волны отражаются от этих поверхностей по-разному.
Как датчик определяет рыбу?
Датчик может обнаружить рыбу, так как он чувствует воздушный пузырь. Почти каждая рыба имеет орган — воздушный пузырь, заполненный газом, что позволяет рыбе легко приспособиться к давлению воды на разных глубинах. Количество газа в воздушном пузыре может быть увеличено или уменьшено, чтобы регулировать плавучесть рыбы. Поскольку воздушный пузырь содержит газ, он резко отличается плотностью, от плоти рыбы, а также воды, которая окружает ее. Из-за этой разницы в плотности, звуковые волны эхолота отскакивают от рыбы отчетливо. Преобразователь принимает эхо-сигналы и эхолот распознает эти различия. Затем эхолот отображает сигнал в виде рыбы.
Продолжение читайте в следующей статье.