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声呐侧扫应用在哪些领域?

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8 |. U: T4 c& A9 Y, Q# [+ R* l, a

本文是结合自己道听途说和参考各设备厂商的网站写出来,因为这些设备,博主都没有用过,有不正确的地方,请多多谅解。

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据说,目前国内的侧扫声纳设备,获取市场较为认可是:蓝创海洋的侧扫声纳,设备代理商也是主推他们家的侧扫声纳。在蓝创海洋的网站上,侧扫声纳的产品非常多,按频率数量分:单频、双频和三频;按照频率分:150KHz,300KHz,450KHz和900KHz。‘

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为了便于比较,选用他们的双频设备:Shark-S150D超高清双频侧扫声呐,它的实物图片和技术参数如下:

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0 {- M- x0 Z6 y _7 _# r

% V/ s4 s: M3 A3 |5 ?* _( n4 i: E' o
+ A# ]+ ~% V' o! Z% U

与之相比较的设备是主流的侧扫声纳Klein3000/4000,它的拖鱼与上面的图片基本一样,技术参数见下表

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从2个技术参数来看:

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(1)拖鱼重量,拖鱼重量都是29Kg,一个人提有点费劲,如果太轻了,拖鱼不易下沉,有时还要加铅块。

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(2)工作频率,高频为400-500KHz,低频为100-150KHz,差别不大。

% f; h4 j% I" F1 N ^' |# Y5 g: d' a

(3)波束开角,此参数反映了声纳图像的分辨率,

+ I L* g1 c7 s

Shark-S150D:波束水平开角为0.6° @150kHz,0.2° @450kHz,垂直开角:50°

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Klein3000:波束水平开角为0.7° @100kHz,0.21° @500kHz,垂直开角:40°

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水平和垂直开角也差不多,这里有必要简单说说侧扫声纳的原理。侧扫声纳发射水平小开角,垂直大开角的扇形波,碰到海底或水中物体会产生散射,其中反向散射波(回波)会按原传播路线返回被换能器接收。一般情况下,硬的、粗糙的、凸起的海底,回波强;软的、平滑的、凹陷的海底回波弱,被遮挡的海底不产生回波,距离越远回波越弱。下面是一些示意图片:

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) f4 V5 e3 V/ @ B- l: Q$ b
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(4)距离范围,与工作效率有关

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Shark-S150D:最大量程450m @150kHz,150m @450kHz

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Klein3000:25m至1000m有15档可调

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单侧量程是这2个设备最大的差别,据了解,Shark-S150D想要到达450m量程,需要水深50m,也就是Shark有效扫宽大约为水深的10倍;而 Klein3000的量程为水深的10-20倍。据行业的资深人士说区别主要是算法,因为我国掌握了声学端子小型化的技术以后,国外声学设备为了降低成本,也是采购我们的声学端子。

* P- ]- D" I# J# p" p( v* ]

如果你采购的侧扫声纳用作工程勘察项目,一般单侧扫宽都不会超过150m,两者都可以用,效率和质量基本一样;如果你采购的侧扫声纳用作普调,扫宽需要尽量宽一些,Klein3000就更合适;如果在海底丢失了一个东西,需要在小范围内寻找,可以选用Shark更高频率的产品。

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现在看看Shark侧扫声纳的图谱,来自于蓝创海洋的官网:

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线缆:

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- g1 c& q( z Z2 i+ X. V8 S7 L

沙波纹:

- h5 H5 D7 _0 G
6 E. G ]" g/ g, [ S% e3 V

沙波纹:

# W! t O/ |0 n j$ j* d# i
, ]/ q; B/ z% e. n: ~

沉船:

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% K l1 l/ V( A

沉船:

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5 R* B& V+ S' O; I* c2 T

沉船:

* Y1 V# M& y+ ?8 ^' @
|4 \% z% c# }8 O; [

砖结构:

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( G+ R" ]" {7 C0 B: j' | I/ y& n

水下古城的小桥和河道:

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A U( s3 c, d+ c) b" s

沟道:

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9 {7 w. K4 P# q2 i# Z

以下Klein3000的声纳图谱,可以比较一下两者的效果:

4 |' H! M* S3 E% Q! Q

从我们单位的勘测报告里摘出来的,可能有点模糊,图谱都是单侧扫宽100m/150m。

7 j3 _0 R7 p* F

防波堤抛石和线状物:

* o# X: U; D. L& E( l, K$ B! m
& \5 \3 n: _! C! c% q

油田施工拖痕:

- D% z: f2 p5 l& l
) J" A) x$ `' j. e- Q# L

出露的管线及疏浚的航道:

+ c0 [" _& @' Y P1 B5 ~( A1 H
- A6 `7 `4 o# M; E5 ~' k

沙波纹:

3 [) D1 Q; k3 ?( L" N2 `- o
7 J$ Z- i' V: f* Y! M

管道沟

% }$ T, X S* w% m3 w
$ e0 s! [) v# W _; s

掉落的集装箱,第二张为多波束的点云图:

) m6 p8 T) d9 g/ w ^3 B
% D* c5 n7 @, z
( e) S9 x W( k9 C2 d0 ~5 O5 n

石油平台附近的管缆(被水泥压块压着)

4 x+ }& P; R5 R$ W0 ~6 l
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从Shark-S150D和Klein3000的图谱对比,两者图谱差别不大,说明Shark-S150D应该是可勘用的。从价格上看,国产侧扫声纳的价格大约相当于klein3000不含税的价格的一半左右。

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