Mehrstrahlbildsonar

Einbands- und Doppelbands-Bildsonar mit mehreren Strahlen

Aufgrund seiner kleinen Größe ist es die ideale Ausrüstung für Anwendungen auf kleinen Plattformen, gleichzeitig verfügt es über eine robuste Struktur und ist auch die bevorzugte Wahl für große Arbeitsklasse-Unterwasserroboter und Messung von Unterwasser-Terrain-Konstruktionsanwendungen.

Einzelband & DoppelbandMehrstrahlbildsonar

Aufgrund seiner kleinen Größe ist es die ideale Ausrüstung für Anwendungen auf kleinen Plattformen, gleichzeitig verfügt es über eine robuste Struktur und ist auch die bevorzugte Wahl für große Arbeitsklasse-Unterwasserroboter und Messung von Unterwasser-Terrain-Konstruktionsanwendungen.



Nanjing Juhai Informationstechnologie Co., Ltd.

Mehrstrahlbildsonar ist eine neue Generation von kompakten Bildsonaren mit einer Vielzahl von Anwendungen unter Wasser. Aufgrund ihrer kleinen Größe sind sie ideal für Anwendungen auf kleinen Plattformen, während sie eine robuste Formstruktur aufweisen und auch die Wahl für Anwendungen wie große Arbeitsklasse Unterwasserroboter und Messung von Unterwasser-Geländestrukturen sind.

Mehrstrahlbildsonar mit unterschiedlichen Druckbeständigkeitsoptionen von 500m, 1000m und 4000m.

M-Serie: Standardmodell, Druckbeständigkeit 500 m.

MT-Serie: Alle Vorteile der M-Serie, Titangehäuse, Druckbeständigkeit 1000m.

MD-Serie: Titangehäuse, Druckbeständigkeit 4000m, für die Arbeit in Tiefwasser-Umgebung.

Eigenschaften:

Frequenzbereich von 375 kHz bis 3,0 MHz, Single-Frequenz- und Dual-Frequenzsystem, geeignet für Unterwasser-Navigation, Unterwasser-Situationserkennung und -detektion.

2, bietet einen weiten Blickwinkelbereich, 130 Grad horizontal und 20 Grad vertikal.

Breite Messkapazität von 0. 1m bis 200m.

4, HD-Bildqualität mit einer Winkelauflösung von mindestens 0,25 Grad.

5, hervorragende Bildklarheit, Messauflösung von bis zu 2 mm.

Einfache und intuitive Bedienungssoftware.

Aktualisierungsraten für Echtzeitbilder bis zu 40 Hz.

Leistungsparameter:

Mechanische Parameter

M-Serie MT-Serie MD-Serie

尺寸 125 mm (L) x 122mm (B) x 62mm (H) 125mm (L) x 122mm (B) x 62mm (H) 125mm (L) ohne Stecker x ø125mm

Material Aluminium Titan Titan

重量 980 g (Luft), 360g (Wasser) 1350g (Luft), 730g (Wasser) 2,5kg (Luft), 1,45kg (Wasser)

Druckbeständigkeit 500 m 1000m 4000m

Temperaturbereich -5°c bis +35°c -5°c bis +35°c -5°c bis +35°c

Temperaturbereich (Lagerung) -20°c bis +50°c -20°c bis +50°c -20°c bis +50°c

M370s M750d M1200d M3000d

MT370s MT750d MT1200d MT3000d

MD370s MD750d MD1200d MD3000d

频率 375 KHz 750kHz / 1,2MHz 1,2MHz / 2,1MHz 1,2MHz / 3,0MHz

Messbereich (Maximum) 200m 120m/40m 40m/10m 30m/5m

Messbereich (Minimum) 0,2m 0,1m 0,1m 0,1m

Messauflösung 8 mm 4mm / 2.5mm 2.5mm / 2.5mm 2.5mm / 2mm

Maximale Aktualisierungsrate 40 Hz 40Hz 40Hz 40Hz

Horizontaler Erkennungswinkel 130° 130° / 130° 130° / 60° 130° / 40°

Vertikaler Erkennungswinkel 20° 20° / 20° 20° / 12° 20° / 20°

Anzahl der Strahlen 256 512 512 512

Winkelauflösung 2° 1° / 0,6° 0,6° / 0,4° 0,6° / 0,4°

Strahlabstand 0,5° 0,25° / 0,25° 0,25° / 0,16° 0,25° / 0,1°

Elektrische Indikatoren

M-Serie

MT-Serie MD-Serie

接口 Impulse IE55 Serie, 6-Wege Impulse MC Serie, 6-Wege (Schilling SeaNet / Burton Option)

通讯 4- Kabel 100-BaseT Ethernet, 2-Kabel DSL-Extendermodul 4-Kabel 100-BaseT Ethernet, 2-Kabel DSL-Extendermodul

电压 12 V bis 32V DC nicht isoliert 18V bis 32V DC isoliert

功率 10 W bis 35W (modell- und reihenabhängig*) 10W bis 35W (modell- und reihenabhängig*)

Sensoren Temperatur- und Drucksensoren zur Berechnung der Schallgeschwindigkeit Temperatur- und Drucksensoren zur Berechnung der Schallgeschwindigkeit

Arbeitsprinzip

Traditionell ist ein Sonar ein mechanisches Gerät, das die Sektoren vor oder um ihn herum durch Rotationssensoren (Sender und Empfänger) scannt. An jeder Position des Transformers wird ein Schallimpuls in das Wasser übertragen und das vom Empfänger gesammelte Echo wird auf das Display gezeichnet. Abhängig von der gewünschten Auflösung kann es zehn Sekunden dauern, bis das Bild aktualisiert wird, während jede Bewegung des Sonars das Bild beflecken und verzerren kann. Im Gegensatz zu einem mechanischen Sonar ist Oculus ein Mehrstrahlsonar ohne bewegliche Komponenten, eine Reihe von Empfängern, die Echos aus einem einzelnen Übertragungsimpuls sammeln und die Daten mathematisch in ein Bild kombinieren, indem sie einen Prozess verwenden, der als "Strahlbildung" bezeichnet wird. Dies ermöglicht es, Bilder mehrmals pro Sekunde zu generieren und in Echtzeit wie die Ausgabe der Kamera anzuzeigen.

Einige Oculus-Sonare (am Ende des Namens mit dem "d"-Suffix) sind dual-band und verfügen über Low-Frequency- und High-Frequency-Betriebsmodus, die es dem Bediener ermöglichen, zwischen einem längeren akustischen Bereich oder einem hochauflösenden Bild zu wählen.

Das Sonarbild erfordert einige Schulungen und Übungen, um es zu interpretieren, da es dem Bediener als eine von oben nach unten angezeigte Ansicht des Bereiches vor ihm angezeigt wird, die je nach gewähltem Frequenzmodus 130 ° horizontal und 20 ° vertikal beleuchtet werden kann. Die Helligkeit von Zielen und Texturen auf dem Display zeigt an, wie viel Schall sie reflektieren (Gase oder dichte Materialien reflektieren mehr Schall als Schlamm, Sand und Schlamm), während Schatten basierend auf der Geometrie des Objekts oder des Meeresbodens projiziert werden können.

Durch die Kombination der bekannten Schallgeschwindigkeit im Wasser (VOS – „c“) mit der Zeit für den Empfang des Echos („t“) kann der Sonar die Entfernung berechnen, die der Schall verbreitet wird („d“).

Da der Sound vom Sonar zum Zielobjekt übertragen und dann zurückgegeben werden muss, beträgt die Entfernung zwischen dem Sonar und dem Zielobjekt („r“) die Hälfte der gesamten Entfernung.

In der realen Welt wird ein Sonar mehrere Ziele vor sich sehen. Der ausgesendete Schallpuls wird jedes Ziel zu unterschiedlichen Zeiten reflektieren, aber der Empfänger wird alle Echos (für Geräusche von und zu dem Ziel) in einem Zeitraum aufzeichnen, der dem Doppelten des maximalen Arbeitsbereichs entspricht.

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Die empfangenen Echos werden zu einem einzelnen Empfangssignal kombiniert, dessen Zeitposition direkt mit der Entfernung abhängt, während die Intensität jedes Echos vom Reflexionsgrad des Ziels abhängt.

Ziele mit sehr unterschiedlicher Dichte als Wasser (wie Gas/Luft oder Stein/Beton) werden eine starke Reflexion und Echo haben, während Echos aus Materialien wie Schlamm, Schlamm, Sand und Pflanzen eine schwächere Echo haben.

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Schallstrahlmodus

Wenn man darüber nachdenkt, wie ein Sonar funktioniert, kann es hilfreich sein, sich einen Sonar als eine Taschenlampe vorzustellen, die in einem dunklen Raum verwendet wird. Der Benutzer kann nur den Teil des Raumes sehen, der von der Fackel beleuchtet wird, und wenn der Lichtstrahl der Fackel enger ist, wird sein Sichtfeld verringert.

Ähnlich hat der Sonar eine feste Breite und Höhe für die Bereiche, in denen der Klang "beleuchtet" wird, die als horizontale und vertikale Strahlmuster bezeichnet werden.

Oculus-Sonaren mit dem Namen "d" (z. B. M750d und M1200d) sind Dual-Band-Geräte, die zwei Arbeitsmodi unterstützen, nämlich Low-Frequency und High-Frequency. Einfrequenz-Oculus-Sonar (Namenssuffix 's', wie M370s) unterstützt nur den niederfrequenten Betriebsmodus. E

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Jedes Muster hat sein eigenes Strahlmodus, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Zielsichtbarkeit

Objekte (oder Ziele), die sich innerhalb des Sonarstrahls befinden, werden akustisch "beleuchtet" und können ihr Echo empfangen (Ziel), während Objekte, die sich außerhalb des Sonarstrahls befinden (Ziel und ƒ), möglicherweise nicht auf dem Sonarmaschin erscheinen:

Es sollte beachtet werden, dass, obwohl das obige Diagramm die Grenzen des Sonarstrahls zeigt, dies tatsächlich das "Halbleistungsniveau" der Schallwelle darstellt. Vertikale Ziele außerhalb des Bereiches können auf dem Monitor noch sichtbar sein, aber wenn sie sich vom Strahlmodus entfernt, sinkt ihr Echonevel schnell.

In horizontaler Richtung wird kein Bild außerhalb des Strahlmodus angezeigt, da die Breite der "von oben nach unten" angezeigt wird.

Der Sonar kann den vertikalen Ankunftswinkel des Echos nicht bestimmen, so dass, wenn sich zwei Ziele vor dem Sonar mit dem gleichen vertikalen Abstand voneinander befinden, das Sonar diese beiden Ziele als ein einziges Ergebnis ihrer Echokombination anzeigt.

Blick auf den Meeresboden

Wie in den vorherigen Abschnitten erwähnt, kann ein Sonar als eine Handtaschenlampe mit einem horizontalen breiten, vertikalen schmalen Beleuchtungsstrahl betrachtet werden - weiter mit dieser Analogie kann das Sonarbild, das auf dem Bedienermonitor angezeigt wird, als eine "von oben nach unten" Ansicht des beleuchteten Bereiches angesehen werden. Für Benutzer, die Suche- und Ortungsaktivitäten oder Meeresbodenuntersuchungen durchführen möchten, kann Oculus auf einem Display installiert werden, um verschiedene Mengen an Meeresboden zu beleuchten und zu sehen:

Wenn sich der Sonar dem Meeresboden nähert und sich nach unten neigt, zeigt er nur einen kleinen Streifen vor ihm. Durch die Erhebung der Höhe vom Meeresboden kann der Bediener einen breiteren Kabelbundel beleuchten und somit den Monitor besser nutzen.

Für Situationen, in denen Sonar nach dem vorderen Meeresboden suchen muss, ist die beste Verwendung der Anzeige, die Höhe über dem Meeresboden und den Winkel des Sonars nach unten auszugleichen, um den Meeresboden ƒ weitgehend zu beleuchten.

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Als sehr allgemeine Regel kann der Sonar bei einem Abwärtswinkel von 15° und einer Höhe über 10% des Arbeitsbereichs eine optimale 70% Meeresbodendecke auf dem Display erreichen, d. h. für einen Bereich von 20 m sollte der Sonar etwa 2 m über dem Meeresboden installiert werden und für einen Bereich von 80 m sollte die Höhe auf etwa 8 m erhöht werden.

Akustische Schatten

Die Ähnlichkeiten zwischen Sonar und Fackel bestehen weiterhin, da die Sonar-Beleuchtung verwendet werden kann, um Schatten zu erzeugen, was dem Bediener sehr hilfreich ist, die Höhe, Form und Richtung des Ziels vor dem Sonar zu bestimmen.

Wie bereits erwähnt, kann man den Monitor als von oben nach unten (oder Satellitenansicht) vor dem Oculus betrachten:

1.1. Echo verstehen

Obwohl erwähnt wurde, dass ein Sonar-Monitor als ein von oben nach unten stehendes Bild des Bereiches vor ihm betrachtet werden kann, hat diese Analogie einige Einschränkungen.

Wenn der Sonar das Bild von der Seite aus beleuchtet, wird nur die am nächsten gelegene Zielkante oder Oberfläche des Sonars beleuchtet.

Wenn die Zielfläche einen gewissen Winkel hat, reflektieren sich einige eingehende Schallwellen auf den Sonar, während sich andere in verschiedene Richtungen streuen und die Gesamthelligkeit des Ziels verringert wird.

Die folgende Abbildung illustriert dies, indem sie die hellsten Bereiche auf dem Display der drei einfachen Ziele in Rot hervorhebt und zeigt, wie diese Bereiche im realen Ziel angezeigt werden:

Abhängig von der Entfernung des Sonars zum Ziel kann sich das Bild auch erheblich beeinflussen.

Aufgrund der Art und Weise, wie sich die Schallwellen vom Sender verbreiten, wird der Schatten, den das ferne Ziel projiziert, hinter ihm schmaler werden, aber wenn sich der Sonar ihnen nähert, erhöht sich die Schattenbreite. In diesen Fällen sollte der Bediener sich bewusst sein, dass diese Schatten andere Ziele verstecken können, da es keine Geräusche gibt, um sie zu beleuchten.

Wenn die Sichtbarkeit des Bedieners durch den Schatten eines nahe gelegenen Ziels eingeschränkt ist, sollten sie sich bemühen, die Sonarhöhe über dem Meeresboden zu erhöhen (und das Schatten verursachende Ziel) und möglicherweise den Sonar nach unten zu neigen, um dies zu kompensieren.

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Echo verstehen

Obwohl erwähnt wurde, dass ein Sonar-Monitor als ein von oben nach unten stehendes Bild des Bereiches vor ihm betrachtet werden kann, hat diese Analogie einige Einschränkungen. Wenn der Sonar das Bild von der Seite aus beleuchtet, wird nur die am nächsten gelegene Zielkante oder Oberfläche des Sonars beleuchtet.

Wenn die Zielfläche einen gewissen Winkel hat, reflektieren sich einige eingehende Schallwellen auf den Sonar, während sich andere in verschiedene Richtungen streuen und die Gesamthelligkeit des Ziels verringert wird. Die folgende Abbildung illustriert dies, indem sie die hellsten Bereiche auf dem Display der drei einfachen Ziele in Rot hervorhebt und zeigt, wie diese Bereiche im realen Ziel angezeigt werden:

Reichweite und Frequenz und Bildqualität

Wie bereits erwähnt, haben einige Oculus Sonar zwei Arbeitsmodi:

• Niedrige Frequenz, die den Betrieb über weite Entfernungen in einem breiten Blickwinkel ermöglicht – dies ist nützlich für Such- und Messaufgaben.

· Hochfrequenz, mehr Details in einem kürzeren Bereich mit engeren Blickwinkeln

Dies ist nützlich für die detaillierte Untersuchung von nahen Zielen.

Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich der gleichen Testplätze in zwei Betriebsmodus:

Sonar Operationen Zusammenfassung

Im Allgemeinen fassen die folgenden Punkte den Betrieb des Sonars zusammen:

Sonarbilder zeigen eine „von oben nach unten“-Anzeige des Echos, der vom vorderen Rand des Ziels empfangen wird.

• Nur das Ziel, das vom Sonarstrahl beleuchtet wird, kann gesehen werden:

o Horizontale Fläche 130°/80°, abhängig vom Frequenzmodus

o 20°/12° vertikale Richtung, obwohl dies ein halber Leistungspunkt ist, kann es darüber hinaus dunklere Ziele geben.

Da keine vertikalen Informationen verfügbar sind, werden vertikal ausgerichtete oder überlappende Ziele im Sonarstrahl zu einem einzigen Echo zusammengeführt.

Dichte oder gasförmige Ziele sind am hellesten auf dem Display, während Schlamm und Schlamm sehr dunkel erscheinen.

Das Ziel projiziert Schatten, die das gesamte oder ein Teil des Ziels hinter ihm verschleiern können, insbesondere wenn sich der Sonar dem Ziel nähert.

Ändern Sie die Höhe über dem Meeresboden, um den Lichtwinkel des Ziels und die Länge der Schatten zu ändern, die sie projizieren, was dazu beiträgt, die Merkmale auf dem Sonarbild zu erklären.

• In einer Umgebung mit hohem Unruhe (Felsen / Steine) verwenden Sie die Verstärkungssteuerung, um schwache Ziele zu verstärken oder die Hintergrundgeräuschreflexion zu verringern.

• Wenn möglich, verschiedene Frequenzmuster je nach Bedarfsbereich und Detailgrad verwenden:

Der niederfrequente Modus ermöglicht einen weiten Blickwinkel (130°) mit der längsten Reichweite, die Sonar unterstützt.

Der Hochfrequenzmodus liefert detaillierte, hochauflösende Bilder, aber der Blickwinkel (80°) und die Einstellungen für einen kürzeren Bereich werden reduziert.

• Bei der Navigation oder Messung des Meeresbodens wird der Sonar horizontal installiert, nach vorne gerichtet und leicht nach unten geneigt (10-15°).

· Eine gute Regel für die optimale Meeresbodenabdeckung auf einem Monitor, während Sie Erfahrung mit dem Sonar sammeln, besteht darin, die Meeresbodenhöhe auf etwa 10% des ausgewählten Sonarbereiches zu halten.

• Um den Messbereich genau zu kalibrieren, überprüfen Sie, ob die richtige Wassermineralisierung in die Software am Betriebsort eingegeben wurde.