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声呐侧扫应用在哪些领域?

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- m) g2 ~1 ]6 b6 R

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。

0 }- F; @6 f5 Y! y; ^& ?$ F

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。‘

' A8 A: c. H2 R K

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:

2 X- P) g L% A1 L* b
( P7 L1 b$ S( s

9 D% ~# a O" s- K/ Q" x7 P4 _ H
) {* c5 [, R. C* y6 R( j% E& w( z

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

! K+ H2 g+ q1 c- a: o
: S3 ]- m; ~( _9 h# `

从2个技术参数来看:

# p4 H- J9 L$ v; n T, h3 Y

(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。

6 _4 F) r& h8 m [' I& O

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

) f( b3 U- u) R& J9 i3 p

(3)波束开角,此参数反映了声纳图像的分辨率,

+ d9 H& E ?4 k7 d; i- d9 p$ m% O

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

/ O* d7 d( }& e6 A' R, U# M

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

# e- A) S* s# C$ N; c' a. z

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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2 H- G4 ^. z% n. T6 g8 X, j
& x% R$ ^( h: Y K7 {4 v: ?9 Q: Q( f
/ P! c' m* x" ?& r# k, g
( ~. d: g$ S/ x9 J( v( P! }9 X

(4)距离范围,与工作效率有关

- _9 m2 J2 @) C" n% ^7 b2 L* w

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

, p5 r( P$ N! ]) r, D

Klein3000:25m至1000m有15档可调

, O; k+ f9 m; @1 C- `' S: d

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。

) Z3 A' |5 t U+ @ m

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。

9 n7 ?) i; k( i' c8 R

现在看看Shark侧扫声纳的图谱,来自于蓝创海洋的官网:

9 w& R2 }/ L3 Z, o. \# C

线缆:

* @0 P& c) O+ d( K
2 C6 r. E4 Q8 {3 W. x

沙波纹:

+ _! L; y/ r) O0 J0 I+ c: L0 a% @# _
7 \( `' }' k- i- U( b, C( D* r

沙波纹:

% u4 `: {) s4 k, C
. }) s, e' H; i ?

沉船:

! U6 K1 C; }( l" D8 R8 p; U
- D, H! O% p. W# Q

沉船:

3 J# _- o' a j$ G4 ~7 E& f
. L# @* n% l- Z- M7 B

沉船:

0 l5 X& f0 I1 [* ~
* s3 z- Y; G. M1 Q) k5 z( C3 X' M+ R

砖结构:

$ _- r" j' {+ B' }6 S! w
# J5 {9 w5 ?! q/ a" v) ]

水下古城的小桥和河道:

; N* A8 a) }: F7 _! V! N
% [2 ~4 m2 _; |; N; v1 y) V

沟道:

% @. q- [% C! m% }. N5 V% \
1 h9 P& l: X/ Z

以下Klein3000的声纳图谱,可以比较一下两者的效果:

! m" y7 v: Q3 r Q, d5 w3 ^

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。

/ I) w* @ o( m# a

防波堤抛石和线状物:

& G2 }7 m& n' J& b: p
2 g2 I' r4 c; e6 Z/ f& U

油田施工拖痕:

) r# E8 K3 L& z R) l
/ u1 Q) y; o( Q5 X# m

出露的管线及疏浚的航道:

: q& z% _6 f. P7 n
7 d7 j+ Z# `3 o+ q3 s

沙波纹:

( Y6 h+ U& q/ b0 B* w8 ^8 g# N
# a1 O7 \$ A& D& C; z8 o. Y

管道沟

7 C7 n+ {+ U! i
3 Q4 a! f# W' K9 N* A$ n: g

掉落的集装箱,第二张为多波束的点云图:

: c1 X, A4 z [9 M* f$ z- d
; n' w0 W# U. o# ?- A/ ~7 e
3 C9 @& O0 j' v; S2 c9 W

石油平台附近的管缆(被水泥压块压着)

+ R R \& L0 J( t
- E1 N5 O% `3 R I# M/ |8 g

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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% Q" D3 k9 P8 m' I2 Q

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# w8 Z- M \( `# v" B m2 @" A7 C% Y8 T; r( D; O) ~ $ N+ S8 o0 G; Q G; k5 }7 P; A) K' p2 Q* | $ e1 v3 \$ G/ L) h) j2 D9 M
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