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声呐侧扫应用在哪些领域?

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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。

* c) D( ^7 ~# |( l( W3 d

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。‘

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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:

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. y( b' F) ?3 P" T, K5 p! W

+ [. S3 U& g" O1 r1 o1 B" N
) V& g; y+ Q+ j8 L' l" e3 }5 H% b

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

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从2个技术参数来看:

3 O0 C. t) b0 j, R& E

(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。

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

3 D# ]3 t' l) v$ A+ {3 w) ~0 Y

(3)波束开角,此参数反映了声纳图像的分辨率,

9 q' h0 M! z8 Y) e$ z0 ~

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

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

1 S( {2 V5 B6 l& q( `+ e

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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(4)距离范围,与工作效率有关

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

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Klein3000:25m至1000m有15档可调

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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。

5 N- q& L- _& |" R3 } s

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。

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现在看看Shark侧扫声纳的图谱,来自于蓝创海洋的官网:

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线缆:

d1 i3 g+ o. n: o
$ T- f7 d% b; s* z9 G

沙波纹:

* Z+ n4 N) R4 K# U7 q
1 c, e9 B) z" d

沙波纹:

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4 e, I9 L& K- t2 |

沉船:

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8 D0 b- l, k( o" w, a

沉船:

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! Q X9 D( |; J/ x/ g

沉船:

3 W- `+ [& _0 S. a$ X
/ j5 c' f! R: |, A* z. C

砖结构:

( p2 T- j! v9 }+ Z. D. R4 }
7 A7 m) F% c0 \

水下古城的小桥和河道:

1 o; H! O2 W7 E
; ~! r1 l1 g9 \1 V& U

沟道:

6 O+ X( N$ L; x5 I0 k! q
6 r3 y5 x0 d; n* D

以下Klein3000的声纳图谱,可以比较一下两者的效果:

. @/ u1 s6 Q% [0 B$ ^7 e q) \$ I

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。

9 n; @2 _; g0 @! Y0 Z0 U

防波堤抛石和线状物:

3 o& p+ W r* C- U( q3 R
& \8 X5 D5 U% |" m! g

油田施工拖痕:

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7 |8 B$ D1 y' G7 v

出露的管线及疏浚的航道:

( t2 O" s5 i- j* F
) S3 U J+ M- R

沙波纹:

% K3 k& r, m) n. H- A
! ^% f8 l. T" S8 x

管道沟

1 I3 ]7 m! V( p9 c. J6 M
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掉落的集装箱,第二张为多波束的点云图:

2 D0 B( b$ b6 E% L% A/ N( Z+ k2 g6 [
$ ~$ F x- N8 _
7 c2 |2 E/ L# o( Y7 c! g; T5 w

石油平台附近的管缆(被水泥压块压着)

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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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