[科普中国]-回声测深仪

定义

回声探测仪是利用声波反射的信息测量水深的仪器。

回声测深仪类型很多，可分为记录式和数字式两类。通常都由振荡器、发射换能器、接收换能器、放大器、显示和记录部分所组成。1

工作原理回声探测设备是最早的一类水下声学仪器，这种设备得到了广泛地应用。所有这样的设备都有一个共同的特点：它们都利用一组发射换能器在水下发射声波，使声波沿海水介质传播，直到碰到目标后再被反射回来，反射回来的声波被接收换能器接收。然后再由声纳员或计算机处理收到的信号，进而确定目标的参数和类型。

回声探测设备也是不尽相同的，所以他们也往往会使用不同的发射和接收换能器，因此，声信号的频率和波形也有所不同。其实，不同回声探测设备的不同差别最主要的差别主要是在对回波信号的不同处理方法上。这种原理已经被广泛地应用在以下水电设备中：回声测深仪、侧扫声纳、声学多普勒海流计和鱼探仪等。这些仪器设备的发明和使用为研究海洋、开发海洋、利用海洋做出了重要的贡献。

测量海深以前人们采用各种各样的方式探测海深，但是效果都不理想，而且存在着误差。人们最常用的探测海深的设备就是回声测深仪。

那么，回声测深仪又是如何测量海深的呢?回声测深仪是基于回声测距的原理而研制的。发射换能器从海面向下发射声脉冲，声脉冲在水中向下传播，遇到密度不同的海底介质时发生反射，反射后的声脉冲在海水中向上传播，并被海面的接收换能器所接收。根据声脉冲在海水中往返的时间和它在海水中的声速，就能算出换能器至海底的直线距离，即水深。例如，在常温下，海水中声速的典型值为1500米/秒，如果测得声脉冲在水中往返的时间为3秒，则海水的深度为2250米。由于声波在海水中的传播速度随海水的温度、盐度和压力的变化而变化，所以，计算时还要作必要的修正。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，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。

对大洋地形地貌的全部了解和认识，都是回声测深仪的功劳。过去人们根据数量很少的一些海上锤测资料，曾经认为世界大洋底是一片平坦的大地。回声测深仪的出现，才使人们眼界大开。因为测量结果显示，洋底和陆地一样崎岖不平，既有崇山峻岭，也有深沟峡谷；既有恢宏高原，起伏的丘陵，也有辽阔的平原、阶地，形态万千，蔚为壮观。

其他探测仪回声测深仪的问世，使海深测量技术发生了根本性的变革。已有升沉补偿测深仪、拖曳式测深仪、多波束测深仪等多种不同类型的测深仪器，这些都是由于海洋勘探的需要而发展起来的设备。

人们根据工作深度的不同，设计制造了大小不同的测深仪器。小型测深仪的工作频率在100千赫兹左右，换能器尺寸较小，可在小艇上使用，用于测量几十米到几百米水深的海洋深度。而大型测深仪的工作频率为数千赫兹左右，换能器尺寸较大，可测量深达10000米的世界海洋最深处的水深。

此外，还有一种双频测深仪。所谓双频测深仪就是指能用高、低两种不同频率工作的测深仪器。这种测深仪适用于测量沉积有稀泥的航道，它能用较低的上作频孕探测较硬的真海底，或用较高的工作频率探测稀泥表面。

回声测深仪的显示、记录方式也有多种不同类型。近代测深仪除用放电或热敏纸记录器记录外，还有数字显示及存储，甚至可以和计算机结合起来而自动绘制海底地形图等多种不同方式。