[科普中国]-回声测深

简介

回声测深（echo sounding）是根据超声波在均匀介质中将匀速直线传播和在不同介质界面上将产生反射的原理，选择对水的穿透能力最佳、频率在1500赫兹附近的超声波，垂直地向水底发射声信号，并记录从声波发射至信号由水底返回的时间间隔，通过模拟法或直接计算而确定水深的工作。

原理超声波测距是回声测深仪的一种。它是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，测出发射和接收回波的时间差 t, 然后求出距 D = Ct / 2，式中，C 为超声波波速。超声波声速 C 与温度有关。如果温度变化不
大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法对其加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离1。

应用利用这一原理设计的回声测深仪在海洋水深测量和舰船航海中获得了广泛的应用。应用同一原理设计的仪器还有多波束测深系统，它可以提高水深测量的效率。

仪器所用仪器主要有：

回声测深仪是根据回声测深原理而设计制造的，由发射机、激励发射换能器、接收机、记录器等部分组成，是现阶段水深测量的主要仪器。

在特殊情况下，可通过测量水深来辨别船位在开辟新区或浅水航行时，可用于导航，以确保船舶航行在航道及港口测量方面，它可提供准确的可靠的水深资料。

回声测深仪的发明为广大海洋工作者提供了一个强有力的水深测量手段，由于它可以在船只航行时快速而准确地测得水深的连续数据，所以很快便成为水深测量的主要仪器，现在它已广泛地应用于航道勘测、水底地形调查、海道测量、船只导航定位等方面。

多波束测深系统是每发射一个声脉冲就不仅可获船下方的垂直深度，而且可得与船的航迹垂直的面内几十个水深值。它由窄波束回声测深设备（计算机、用于测量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、存贮设备、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成，是一种高效率的水深测量仪器。

从工作原理角度,出现了基于声波相干原理的多波束测深系统,这种系统波束数量很大,能够达到1000束以上,频率大于100Hz,极大地提高了探测覆盖面(10-20倍水深),降低了工作量,提高了效率,非常适用于浅海和地形较复杂的海域。现在多数多波束厂商采用振幅和相位检测相结合的方法,对中央波束采用振幅检测,对边缘波束采用相位检测,能够获得高精度的正下方和边缘水深信息,弥补了采用单一检测方法的缺陷,令整个测深范围精度相同2。