Меню

Эхолот что такое физика



эхолот

ЭХОЛОТ — навигационный прибор для определения глубины водоёмов с помощью акустич. эхо-сигналов. Действие Э. основано на измерении промежутка времени т, прошедшего от момента посылки зондирующего звукового импульса до момента приёма отражённого от дна эхо-сигнала. Глубина водоёма где с — скорость звука в воде. В качестве зондирующей посылки в Э. используются акустич. импульсы длительностью от долей до десятков мс и с частотой заполнения от единиц до неск. десятков (иногда сотен) кГц. УЗ-импульс от генератора 1 (рис. ) поступает на направленный излучатель (антенну) 2 и излучается в воду; отражённый сигнал принимается антенной 3, усиливается усилителем 4 и подаётся в блок слухового контроля 5 и на индикатор или регистратор 6. В качестве излучателя и приёмника используются гл. обр. магнитострикц. или пьезокерамич. преобразователи, работающие на одной или неск. резонансных частотах. Нередко один и тот же преобразователь служит излучателем и приёмником. В качестве индикаторов глубин применяются проблесковые указатели с вращающейся неоновой лампой, вспыхивающей в момент приёма эхо-сигнала, стрелочные, цифровые, электронно-лучевые указатели, а также регистраторы-самописцы, записывающие измеряемые глубины на движущейся бумажной ленте электротермич. или хим. способом.

Большинство Э. имеют довольно широкую диаграмму направленности (

30°), поэтому для подробной и более точной съёмки дна создаются УЗ-Э. с очень узкой шириной луча (ок. 1°) и стабилизацией положения излучателя и приёмника в пространстве.

Э. изготавливаются на разные интервалы глубин, в пределах от 0,1 до 12000 м, и работают при скоростях судна до 50 км/ч и более. Разрешающая способность по глубине определяется в осн. длительностью зондирующего импульса и в меньшей мере-шириной характеристики направленности. Погрешность Э. составляет от 1 % до сотых долей %. Э. используют также для поиска косяков рыбы и для разнообразных гидроакустич. исследований.

Лит.: Федоров И. И., Эхолоты и другие гидроакустические средства, Л., 1960; Толмачев Д., Федоров И., Навигационные эхолоты, «Техника и вооружение», 1977, № 1.

Источник

ЭХОЛОТ

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

— навигационный прибор для определения глубины водоёмов с помощью акустич. эхо-сигналов. Действие Э. основано на измерении промежутка времени т, прошедшего от момента посылки зондирующего звукового импульса до момента приёма отражённого от дна эхо-сигнала. Глубина водоёма где с — скорость звука в воде. В качестве зондирующей посылки в Э. используются акустич. импульсы длительностью от долей до десятков мс и с частотой заполнения от единиц до неск. десятков (иногда сотен) кГц. УЗ-импульс от генератора 1 (рис. ) поступает на направленный излучатель (антенну) 2 и излучается в воду; отражённый сигнал принимается антенной 3, усиливается усилителем 4 и подаётся в блок слухового контроля 5 и на индикатор или регистратор 6. В качестве излучателя и приёмника используются гл. обр. магнитострикц. или пьезокерамич. преобразователи, работающие на одной или неск. резонансных частотах. Нередко один и тот же преобразователь служит излучателем и приёмником. В качестве индикаторов глубин применяются проблесковые указатели с вращающейся неоновой лампой, вспыхивающей в момент приёма эхо-сигнала, стрелочные, цифровые, электронно-лучевые указатели, а также регистраторы-самописцы, записывающие измеряемые глубины на движущейся бумажной ленте электротермич. или хим. способом.

Большинство Э. имеют довольно широкую диаграмму направленности (

30°), поэтому для подробной и более точной съёмки дна создаются УЗ-Э. с очень узкой шириной луча (ок. 1°) и стабилизацией положения излучателя и приёмника в пространстве.

Э. изготавливаются на разные интервалы глубин, в пределах от 0,1 до 12000 м, и работают при скоростях судна до 50 км/ч и более. Разрешающая способность по глубине определяется в осн. длительностью зондирующего импульса и в меньшей мере-шириной характеристики направленности. Погрешность Э. составляет от 1 % до сотых долей %. Э. используют также для поиска косяков рыбы и для разнообразных гидроакустич. исследований.

Лит.: Федоров И. И., Эхолоты и другие гидроакустические средства, Л., 1960; Толмачев Д., Федоров И., Навигационные эхолоты, «Техника и вооружение», 1977, № 1.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Источник

Как работает эхолот

В самых простых словах: электрический импульс от передатчика преобразуется в звуковую волну в датчике(трансдьюсер) и передается в воду. Когда волна попадает на объект (рыбу, дно, дерево и т.д.) она отражается. Отраженная волна снова попадает в преобразователь, где она трансформируется в электрический сигнал, обрабатывается по заданному алгоритму, и посылается на дисплей. Так как скорость звука в воде постоянна (приблизительно 1440 метров в секунду), промежуток времени между отправкой сигнала и получением эха может быть измерен и по этим данным расстояние до объекта может быть определено. Этот процесс повторяется многократно в течение секунды. Наиболее часто используемая частота волны составляет 200 кГц, также иногда производятся приборы на частоте 83 кГц. Хотя эти частоты находятся в диапазоне ближе к звуковым частотам, они неслышны ни людям, ни рыбе. Как упомянуто ранее, эхолот посылает и принимает сигналы, затем «печатает» эхо на дисплей. Так как это случается много раз в секунду, непрерывная линия идущая поперек дисплея, показывает рисунок дна. Кроме того, на экране отображается сигнал, возвращенный от любого объекта в воде между поверхностью и дном. Зная скорость звука в воде и время, которое требуется для возвращения эха, прибор может показывать глубину и нахождение любой рыбы в воде.

⛵ Возможности эхолота

Хороший эхолот обладает четырьмя важными характеристиками:

1) Мощный передатчик.

2) Эффективный преобразователь (датчик).

Читайте также:  Название эхолотов для рыбалки

3) Чувствительный приемник.

4) Дисплей высокого разрешения.

Все части этой системы должны быть разработаны так, чтобы работать вместе, при любых погодных условиях и критических температурах. Высокая мощность передатчика увеличивает вероятность, что Вы получите эхо на глубоководье или в плохих водных условиях. Это также позволяет Вам видеть мелкие подробности, типа мальков и мелкой структуры дна. Преобразователь не должен только проводить мощный сигнал от передатчика, он также должен преобразовать электрический сигнал в звуковую энергию с наименьшей потерей в мощности сигнала. С другой стороны, он должен чувствовать самое малое эхо от малька или сигнал дна с глубоководья. Приемник имеет дело с чрезвычайно широким диапазоном сигналов. Он должен отличить максимально сильный передаваемый сигнал и слабое эхо, пришедшее от преобразователя. Кроме того, он должен различить объекты находящиеся близко друг к другу, превратив их в разные импульсы для дисплея. Дисплей должен иметь высокое разрешение (вертикальные пиксели) и хороший контраст, чтобы показывать подводный мир детально и четко. Это позволяет видеть мелкую рыбу и подробности дна.

🚤 Частота импульсов

Большинство современных эхолотов оперирует на частоте 200 кГц, некоторые используют 83 кГц. Есть свои преимущества у каждой частоты, но почти для всех состояний пресной воды и большинства состояний соленой воды, 200 кГц — лучший выбор. Эта частота дает лучшие подробности, работает лучше всего в неглубокой воде и на скорости, и обычно дает меньшее количество «шумовых» и нежелательных отражений. Определение близлежащих подводных объектов, также лучше на частоте 200 кГц. Это способность отобразить две рыбы как два отдельных эха вместо одной «капли» на экране.

Существуют некоторые условия, при которых частота 83 кГц лучше. Как правило, эхолоты, работающие на частоте 83 кГц (при тех же самых условиях и мощности) может проникать более глубоко через воду. Это происходит из-за естественной способности воды поглощать звуковые волны. Скорость поглощения больше для более высоких частот звука, чем для более низких частот. Поэтому 83 кГц эхолоты находят использование в более глубокой соленой воде. Также, преобразователи 83 кГц эхолотов имеют более широкие углы обзора, чем преобразователи 200 кГц эхолотов.

Пример: различие между 200 кГц и 83 кГц:

200 kHz 83 kHz
Малые глубины Большие глубины
Узкий конический угол Широкий конический угол
Лучшее определение и разделение целей Худшее определение и разделение целей
Меньшая чувствительность к помехам Большая чувствительность к помехам

🐠 Как формируется дуга рыбы

Причина, по которой рыба отображается, как дуга на экране эхолота заключается в относительном движении между рыбой и коническим углом преобразователя при проходе лодки над рыбой. Длина дуги на экране, от одного ее конца до другого — не имеет к размеру рыбы никакого отношения, а всего лишь обозначает время нахождения рыбы в конусе излучаемого акустического сигнала. Как только ведущая кромка конуса попадает на рыбу, пиксель отображается на экране эхолота. Поскольку лодка движется над рыбой, расстояние до нее уменьшается. Это ведет к тому, что каждый следующий пиксель отображается на экране выше предыдущего. Когда центр конуса находится непосредственно над рыбой, первая половина дуги сформирована. Это место — кратчайшее расстояние до рыбы. Так как рыба ближе к лодке, сигнал более сильный, и эта часть дуги самая толстая. Когда лодка уходит от рыбы, расстояние увеличивается и пиксели появляются более глубоко, пока рыба не уйдет из конуса. Если рыба не проходит непосредственно через центр конуса, дуга не будет отображена. Так как рыба находится в конусе не очень долго, не так много пикселей отображают ее на экране, а те что есть, более слабые. Это одна из причин, по которые трудно показать дуги рыбы у поверхности воды. Конический угол слишком узкий для получения дуги.

Это интересно: Рыбы создают одни из наиболее интересных и удивительных эхо-сигналов, какие только бывают. Вы наверняка слышали, что от плавательного пузыря в теле рыбы отражается эхо-сигнал, который в виде метки виден на экране эхолота. Это, правда, поскольку так и есть, но многие виды рыб не имеют плавательного пузыря, и, тем не менее, они также видны на экране эхолота! Как и мы, рыбы в основном состоят из воды, так что от эха было бы мало пользы. Но на теле рыбы есть чешуя, скелет и другие части тела, плотность которых больше плотности воды. Хотя от плавательного пузыря звуковой импульс отражается, наверное, лучше всего, но другие части тела рыбы также вполне способны стать причиной эхо-сигнала.

Помните, необходимо движение между лодкой и рыбой, чтобы была видна дуга. Для этого необходимо двигаться на медленной скорости. Если Вы остановились, то рыбы не будут отображаться арками. Вместо этого они будут видны как горизонтальные строки, поскольку они плавают внутри конуса преобразователя.

Исследование состояния воды и дна

Под этими словами подразумевается получение данных об особенностях состояния воды и плотности дна, а также получение данных о температуре воды. Для определения температуры используются специальные датчики, которые могут поставляться отдельно, а могут быть совмещены с преобразователем, то есть основным датчиком эхолота. К большинству эхолотов подключается датчик измерения скорости. Обычно он используется для измерения скорости лодки относительно воды, для определения оптимальной скорости для рыбалки, допустим, при ловле на «дорожку». Также для рыбаков полезными будут данные о скорости течения воды при стоянке на якоре. Анализируя полученные данные о скорости движения лодки, можно получить информацию о пройденном пути. При детальном анализе информации, полученной при помощи эхолота, можно определить, где находится термоклин — слой воды с низким содержанием кислорода, который образуется в стоячей воде при высоких температурах.

Читайте также:  Эхолот гармин 7 дюймов

Каким образом определяется плотность и структура дна?

Это вторая, пожалуй, самая важная функция эхолота, позволяющая получать изображение контура дна — бровки, бугры и прочие изменения рельефа, представляющие интерес при поиске рыбы. Одной из ошибок рыболовов является представление, что на экране эхолота изображён тот участок, что охвачен лучом в момент времени, когда мы смотрим на экран. Но «картинка» на экране это всего лишь развёрнутая во времени история прохождения луча и её вполне можно сравнить с изображением луча на экране осциллографа — луч эхолота отражает на дисплее события во временном масштабе. Чем позже произошло событие, тем его изображение ближе к левому краю дисплея. Понятно, что событием в данном случае мы называем фрагмент изображения. Ряд событий и есть «картинка» на экране — прорисовка линии дна, объектов в воде, изображение изменения плотности воды (термоклин) и т.д. Сигнал луча эхолота по-разному отражается с разных видов донной поверхности. Например, сигнал, отраженный от илистого дна будет более рассеянный, нежели аналогичный сигнал, отраженный от жесткой поверхности. Поэтому илистое дно будет выглядеть на экране эхолота размытым и нечетким. А если дно жесткое, то на дисплее оно будет отображено насыщенным темным цветом без размытых краев.

⚓ Изображение объектов в воде, поиск рыбы.

Как бы парадоксально это ни звучало, но отображение символов рыбы на экране — это, скорее, второстепенная функция эхолота. Человек, увлекающийся рыбной ловлей, без проблем проанализирует данные эхолота, такие, как температура воды, глубина и структура дна, и на основе этих данных сделает вывод о возможном наличии рыбы на том или ином участке водоема. Когда на экране появляется графический символ рыбы или дуга, это значит, что луч эхолота несколько секунд назад прошел над местом, где он обнаружил объект, распознанный им, как рыба. При этом для того, чтобы эхолот просигнализировал о возможном наличии рыбы необходимо, чтобы она попала в центр луча. Мы уже говорили о том, что изображение экрана — это отображение происходящего под водой с учетом временной проекции. Аналогичная ситуация происходит во время обнаружения рыбы. Наиболее четкое изображение рыбы появляется на экране, когда рыба находится в центре луча. При этом не будем забывать, что и лодка, и рыба не стоят на месте, а движутся относительно друг друга. Если лодка идет на большой скорости на мелководье, а луч эхолота узкий, то шанс того, что эхолот зафиксирует появление рыбы в луче, крайне невелик. Да и к тому же, вряд ли рыба будет и дальше оставаться на месте, заметив лодку. На большой скорости также возможно появление на экране эхолота непрерывной черты, что говорит о том, что эхолот не успевает обрабатывать данные, полученные на такой скорости. Для того, чтобы информация о наличии рыбы, которая отображается на экране и реальность максимально совпадали, необходимо настроить чувствительность эхолота и скорость прокрутки экрана. Оптимальные значения для этих параметров устанавливаются исключительно опытным путем. Также желательно установить режим увеличения исследуемого участка (ZOOM). В этом случае информация на экране будет наиболее приближенной к действительности. Когда все параметры эхолота выставлены верно, мы увидим на дисплее дугу или символ рыбы. Значит ли это, что под лодкой действительно находится рыба? С вероятностью 80%- да. Однако бывает и так, что символом рыбы отображается проплывающая под водой коряга или иной предмет, очертаниями похожий на рыбу. Как в этом случае определить, действительно ли в поле луча эхолота попала рыба, а не посторонний предмет? Эхолот дает нам пищу для размышлений, а выводы мы делаем сами, основываясь на знаниях о повадках рыб и местах их обитания. Например, дуга возле донной коряги на глубине может оказаться судаком, а появление большого пятна на экране в углублении на фоне ровного дна, с большой вероятностью можно назвать стаей «бели» — некрупной густеры или плотвы. Конечно, однозначных выводов в любом случае делать не стоит, но места предположительного обнаружения рыбы в любом случае можно считать перспективными для ловли. То есть, рыбалка с эхолотом состоит из следующих важных факторов: анализ рельефа дна или наличие привлекательных для рыбы объектов на дне, и наличие символов рыбы на экране. И если одиночные экземпляры рыбы могут иногда отображаться некорректно, то обнаружение стаи крупных рыб практически всегда протекает без осложнений.

🐳 Виды эхолотов.

В основном все эхолоты делятся на однолучевые и многолучевые. Невозможно сказать однозначно, что лучше — один луч или несколько. Это все определяется индивидуальными запросами рыбака и особенностей ловли. Как уже было сказано выше, один неширокий луч дает четкое отображение структуры дна и подводных объектов, но при этом имеет не очень широкий угол обзора. Дополнительные же лучи эхолота не дает настолько четкого и детального изображения, но при этом позволяют наблюдать за объектами, которые находятся в верхнем и среднем слое воды. Например трехлучевой эхолот 200/455 кГц, формирует три луча, с общим углом покрытия 90 градусов: 20° центральный (200 кГц) и два боковых по 35° (455 кГц). Лучи эхолота выстроены в ряд — центральный луч отображает дно, боковые повышают обзорные свойства эхолота, что позволяет рыболову наиболее четко видеть, с какой стороны от лодки находится рыба. Данная система позволит получить наиболее подробную информацию о происходящем под водой, поскольку узкий луч (20°) проникает глубоко в воду, в то время как широкие лучи (35°) охватывают обширную площадь под лодкой.

Читайте также:  Эхолот гармин 170 характеристики

Отдельная категория многолучевых эхолотов — это шестилучевые модели, которые позволяют генерировать трехмерную проекцию изображения. Однако такие эхолоты часто искажают полученную информацию, и потому требуют хороших технических навыков при настройке перед использованием. Самой популярной моделью является Humminbird Matrix 47 3D.

Технологии обработки и изображения эхо-сигнала.

Принцип работы эхолота заключается в том, что прибор обрабатывает и автоматически управляет такими параметрами, как скорость обновления, чувствительность, синхронизация работы передатчика и приемника. При этом условия эхолокации постоянно изменяются. Некоторые эхолоты позволяют вручную менять основные настройки. Это очень удобно для тех, кто предпочитает от начала до конца участвовать в процессе рыбаки и непосредственно эхолокации.

🚤 Как ведет себя эхолот на скорости.

Прежде всего надо отметить, что эхолот не предназначен для обнаружения рыбы на больших скоростях ! Поэтому на скорости большей, чем 60 км/час дуги рыб и изображения рельефа будут отображаться крайне некорректно. На такой скорости можно получать общую информацию о структуре дна. Что мешает корректной обработке сигнала на высокой скорости? В первую очередь это кавитация, то есть создание пузырьков воздуха вследствие турбулентности водяного потока при работе двигателя. В ряде случаев избежать пагубного воздействия кавитации помогает установка датчика не на транец, а на специальный держатель, который опускает датчик на большую глубину, чем, нежели он находился бы на транце.

Использование эхолота на зимней рыбалке.

Ряд эхолотов имеет возможность подключения дополнительного датчика, который может «просматривать» дно сквозь лед. Однако здесь есть свои подводные камни. Не всегда можно использовать датчик, который «бьет» через лед. Точнее, его можно использовать только в одном случае: если это первый лед и в нем нет пузырьков воздуха. Любое наличие воздуха в толще льда повлечет за собой искажение изображения. Как мы уже выяснили, для того, чтобы эхолот отображал сведения о глубине и структуре дна, необходимо, чтобы датчик находился в движении. Опуская датчик в лунку, мы ограничиваем его движение и, следовательно, теряем возможность видеть детали структуры дна. Обычные эхолоты для зимней рыбалки, не очень подходят, т.к. есть один недостаток — при изучении дна неподвижно, с помощью такого аппарата, дно как бы «плывет». Для зимней рыбалки, лучше использовать эхолот-флешер. Его главное достоинство — статичность дна. Флешеры способны в режиме реального времени практически мгновенно отображать все, что происходит под лункой. При этом есть возможность одновременного отображения рыбы и приманки. Встроенным флешером обладают модели Humminbird от 596 и выше.

Что может отобразить эхолот на зимней рыбалке?

Ремонт MarCum SHOWDOWN TROLLER

Во- первых, данные о составе дна. Во- вторых, данные о температуре воды. И, в третьих, мы можем получить данные о возможном местонахождении рыбы. Хоть датчик эхолота и находится в неподвижном положении, но рыба так или иначе находится в движении, поэтому на зимней рыбалке мы так же будем видеть отображение дуг и символов рыбы на экране эхолота. Для того, чтобы улучшить качество изображения на экране эхолота во время зимней рыбалки, необходимо установить низкую скорость обновления экрана, тогда объект, находящийся в воде в движении, будет виден гораздо четче. При этом в случае, если на экране появляется сплошная темная полоса, это может значить, что под водой довольная плотная стая рыб.

На что стоит обратить внимание при выборе зимнего эхолота:

  1. Время автономной работы (в холоде, емкость аккумулятора падает)
  2. Простота настроек
  3. Тип экрана
  4. Габариты
  5. Вес

Эхолоты Smartcast

Ремонт Эхолотов Smartcast

Ремонт Minn Kota DECKHAND DH 40

Современные эхолоты позволяют исследовать дно и подводные объекты с берега,Smartcast используя беспроводные датчики. Это удобно для тех, кто, помимо рыбалки с лодки, любит рыбачить с берега. Такие эхолоты очень компактные и могут устанавливаться на удочку, или в виде наручных часов. Например уникальная модель Smartcast RF35е — беспроводной рыбопоисковой эхолот, выполненный в виде наручных часов. Датчик можно использовать стационарно или в движении, при этом на дисплее будет отображаться изображение Smartcastтой зоны, над которой проплывает датчик. Эхолоты Smartcast RF35е идеально подходят для изучения дна на большом расстоянии и для ловли рыбы с берега. Прибор выдает сигнал обнаружения рыбы, а максимальная глубина обнаружения составляет 35 м. Датчик работает от замыкания двух контактов, что продлевает срок службы батареи.

Эти модели нельзя использовать как зимние эхолоты, так как они выходят из строя при температуре ниже нуля !

Практические выводы: Эхолот с большим углом обзора и низкой частотой излучения дает возможность быстро прочесать большие пространства. Это полезно при обследовании совершенно незнакомого места. Эхолот с высокой частотой излучения и малым углом обзора дает более точную информацию о происходящем под лодкой и в ближайших окрестностях. Так легче искать конкретную яму, бровку или банку. Чем ближе к поверхности эхолот показывает рыбу, тем ближе к курсу движения Вашей лодки эта рыба находится. Однолучевой эхолот на рыбалке — тоже хороший помощник, не обязательно гнаться за количеством лучей.

Источник