《侧扫声呐》PPT课件.ppt

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1、曹立华海底探海底探测技技术第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 定位导航技术定位导航技术第三章第三章 声波探测的基本原理声波探测的基本原理第四章第四章 声学海底探测设备的组成及分类声学海底探测设备的组成及分类第六章第六章 侧扫声呐工作原理及探测资料分析侧扫声呐工作原理及探测资料分析第七章第七章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析多波束测深系统的工作原理及数据处理分析第九章第九章 综合探测的实施原则及水下声学定位系统综合探测的实施原则及水下声学定位系统第十章第十章 探测实例分析探测实例分析第五章第五章 单波束测深设备的组成及工作程序单波束测深设备的组成及工作程序第八章第八章 浅地层探测系统的工

2、作原理及资料分析浅地层探测系统的工作原理及资料分析侧扫声呐通过向侧方发射声波来探知水体、海面、海底（包括上部地层）声学结构和介质性质的仪器设备。3空气水体地层t传播时间t振幅前视声呐发展型号：前视相干声呐影视资料前视声呐一种：声学聚焦系统影视资料主要用于航行安全，水下工程为辅主要用于航行安全，水下工程为辅主要用于航行安全，水下工程为辅主要用于航行安全，水下工程为辅侧扫声呐主要用于地质调查研究，可用于海底寻物KLEIN5000 拖体KLEIN3000 拖体一、设备构成1、拖体换能器和水听器集合2、主机3、电缆4、记录仪（双通道）6声呐发射示意图水平波束角垂直波束角7侧扫声呐的探测原理XY（X、Y

3、、颜色）XY侧扫声呐探测海底Y（m）T（声波传播时间）Y、X、反射波强度Y、T、反射强度海底声阻抗海底声阻抗及地形因素及地形因素探测需求无法在地球上表述无法在地球上表述通过水体声速测量和斜率校正转化为距离（m）海底每个点的x、y、反射强度，标识于平面图上海面海底声呐拖体T水体声速VmhXAB为了实现不同位置处真实的声波反射强度对比，声呐设备有两个重要的反射波强度放大调节旋钮gain和TVG，通过两者的配合使用，使均匀海底的声呐图像灰度一致。最佳图谱探测实例QingdaoYellow SeaJiazhou Bay中沙礁中沙礁二、设备参数一般具有两个换能器和水听器发射和接受具有较强的定向性具有极小

4、的水平波束角（度）具有较大的垂向波束角（32度左右）具有较高的工作频率（几十KHz几千KHz）目的？12一般具有两个换能器和水听器提高探测效率发射和接受具有较强的定向性TT1侧扫声呐探测必须的具有极小的水平波束角（度）提高探测分辨率15声学设备波束角如何实现形形成成局局部部强强振振幅幅区区“月明星稀”的效果，就好象只有一个窄波束了实现了较小波束角的目的16具有较大的垂向波束角（32度左右）垂直波束角覆盖宽度太小，探测效率低具有较高的工作频率（几十KHz几千KHz）水体相对均匀，对波的吸收也较少频率高的波探测分辨率较高防止泥面下地层回波的干扰三、侧扫声呐图谱内容直达波海面线海底线海底反射海面上物

5、体水体中物体甚至近海底地层中的物体21四、图谱的识别1、反射类型强反射弱反射正常反射反射阴影2023/1/10222、形成原因物质组成的影响地形影响2023/1/1023物质组成的影响海面海底海水沉积物声呐拖体发射的声波在到达海底前，穿过的是水体。若水体均匀，无声阻抗界面，则无反射波。地形影响声呐发射的角能量（发射声呐发射的角能量（发射能量能量/垂直发射角）是不变垂直发射角）是不变的的L1L2L1L2Ar1Ar2凸起后面，声波受到遮蔽没有声波探测到海底，也就没有发射波反射阴影3、图谱的识别海底倾向的识别海底凹坑的识别海底凸起的识别水中较大物体的判别海面上特殊物质的判别2023/1/10264、

6、被探测物体或地质体参数的判定分析量程及斜率校正拖体位置校正凸起高度计算凹坑深度计算水体中物体距海底高度计算2023/1/1029量程及斜率校正T1（T1V水）/2量程自发射到终止接受，声波所能达到的最远距离L1hL计算出L的过程称作斜率校正声呐探测到海底的实际宽度称为覆盖宽度量程发射间隔水体声速覆盖宽度发射间隔水体声速拖体高度2023/1/1031拖体位置校正调查船DGPS天线声呐拖体海底目标LDGPS定位位置：X、Y在声呐拖缆较短情况下，可通过缆线长在声呐拖缆较短情况下，可通过缆线长度、海流流向判定；水深较大，电缆长度、海流流向判定；水深较大，电缆长度较长时，声呐拖体需要超短基线或长度较长时

7、，声呐拖体需要超短基线或长基线定位。基线定位。凸起高度计算凹坑深度计算水体中物体距海底高度计算5、声呐图谱识别过程中应注意的问题绕射波问题量程外强反射被接受问题镜像问题多次反射和目标物之间的多次声呐分辨率问题分辨率可识辨率2023/1/1036声呐探测波所形成的绕射现象无论入射角度如何，声波均沿入射波的路线反射回去的现象声波的绕射现象声呐拖体位置1位置3海底井桩运动方向运动方向量程外强反射被接受问题量程 T1pin2pin3pin4pinT3T2T4TT1T1T2T2如何判定量程外强反射1、存在的合理性2、伴生反射是否存在量程外现象是叠加在内正常反射现象上的。镜像问题多次反射和目标物之间的多次

8、水面水底目标物声呐分辨率问题分辨率：分辨率：能造成声波性质发生明显变化的最小物体（声阻抗与周围环境的有明显的差异）尺寸。影响分辨率的因素主要为：探测声波的频率。可识辨率：可识辨率：在声呐探测显示设备上或模拟记录上（记录图谱），肉眼所能分辨出的最小物体（声阻抗与周围环境的有明显的差异）尺寸。主要影响因素：设备的分辨率、采样率，显示或记录设备的像素情况，甚至显示桌面或记录图谱的大小等。要么看不见，看见的就比实际的大很多！另一种型号的声呐（C3D)2023/1/1045形态2023/1/1046设备释放2023/1/1047设备拖曳2023/1/1048探测结果2023/1/1049立体声呐探测结果

9、2023/1/1050探测结果2023/1/1051五、侧扫声呐的工作方法和资料处理工作目的确定探测规范测线布设拖曳方式的选择探测船速的控制定位点间距的选择声速的确定l量程、覆盖及斜率校正l图谱的识别l地质现象的解译l地貌图的绘制l报告的编写2023/1/1052工作目的确定地质调查物体寻找特殊现象探查难度小难度较大难度最大探测规范地质调查物体寻找特殊现象探查下达的技术要求国家规范行业规程没有规范测线布设测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需要的航行探测路径。测线布设：完成计划测线过程计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划的探测设备应航行的探测路径。实际测线：探

10、测时，探测设备所航行的探测路径。航迹线：实现探测时，探测设备实际航行的探测轨迹。测线一般为多条平行的直线，常被称为一组测线。一个测区可有多组方向不同的测线，实现全区覆盖探测。每条测线都有名字，根据其测线名应可识别出，测线所在的测线组，及其组内名字，有的测线名还可包括任务代号、测区、航次数等。A001B001测线布设的关键:测线方向测线间距测线组数量设计的依据：工作目的、海底情况、调查区形态等设计的原则：准确、高效、易操作性等设计原则：满足规程或实现目标要求，高效。设计依据：规程或实现目标要求，设备情况、水深情况、水体混浊度等。平行测线间的距离拖曳方式的选择调查船固定安装侧拖尾拖适应的环境浅水浅

11、水深水优点安全安全信号好缺点噪音大噪音大安全性差探测船速的控制调查目的拖曳方式调调查查船船船船速速船速越低，炮点密度越大，探测分辨率越高一般正常调查船速46节固定安装的船速可较大，拖曳调查的船速较低（受制于拖缆强度和入水深度），深水拖曳的船速最低。定位点间距的选择主要指的是老设备，GPS信号未接入声呐。根据调查比例尺，图上1cm，有一个定位点。对于GPS定位信息可接入的声呐设备一般不做要求。如何做到？如何做到？u定标器（MARK盒）法GPS定标器声呐或记录仪距离定标时间定标人工定标闭塞信号输 出记录图谱定标点定位计算机自动保存测线名、点号、时间、坐标人工标注测线号、调查时间（测线开人工标注测线

12、号、调查时间（测线开始前、后标注），每个定标点号等始前、后标注），每个定标点号等对应一致对应一致自自动动定定标标数据文件中，每一点都有位置信息（软件都自动完成了海底追踪，因而做到了斜率校正。但注意：在海底地形复杂的海底，海底追踪不准，所以位置信息存在误差）。如何做？如何做？GPS定位计算机声呐主机WGS84经纬度坐标保存于声呐记录数字文件中定标器方式1方式2导航软件，完成坐标系转换及拖体位置校准我所需求的坐标保留在声呐探测数字记录中声速的确定计算获得海底声速水温、盐度查表法CTD计算法SVP（声速剖面测量仪，实质就是CTD计算法一般以水体垂直声速的平均值为准，输入声呐设备中量程、覆盖及斜率校正图谱的识别地质现象的解译l地貌图的绘制地质体性质的判定地貌边界在平面图中的绘制谢谢谢谢！本章本章本章本章结结束束束束请请指正！指正！指正！指正！