PDF《第七讲 - 侧扫声纳》

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! 声图右侧呈现黑色锥形图像是栈桥式码头的桥桩图像 !- !# 海洋地质调查 侧扫声纳的海底声图可以显示出地质形态构造 和底质的大概分类, 尤其是巨型侧扫声纳如

4567 89:, 可以显示出洋脊和海底火山, 是研究地球大地 构造和板块运动的有力手段 (见图 $) - !- $# 海洋工程勘探 利用侧扫声纳可以分析地貌、 海底构造, 底质, 可以分析海床迁移和稳定性- 所以也广泛应用于海 洋工程勘探, 如海底电缆、 海底输油管线的路由器调 查等 (见图 ) - !- %# 寻找水下沉船沉物和探测水雷 侧扫声纳分辨力高, 可以发现水雷等小目标, 可图$! 声图反映石质海岸向水下倾斜延展及在其潮滩斜坡上发 育的珊瑚礁地貌 图 ! 海底电缆声图 以发现沉船, 并能显示沉船的坐卧海底姿态和破损 情况- 这是其他探测设备不可替代的 (见图 ;

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! 呈黑色短线状声图反映沉底水雷的雷体, 雷体右侧的白色 条带是雷体的阴影 !- &

# 其他 侧扫声纳还广泛应用于其他方面, 如渔业研究、 水下考古等等 (见图 #) - ! 侧扫声纳工作原理 侧扫声纳的基本工作原理与侧视雷达类似, 如・&

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・声纳技术及其应用专题 ! #: 物理 图.- 声图左侧矩形状图像为千岛湖水下古建筑 图/所示, 侧扫声纳左右各安装一条换能器线阵, 首 先发射一个短促的声脉冲, 声波按球面波方式向外 传播, 碰到海底或水中物体会产生散射, 其中的反向 散射波 (也叫回波) 会按原传播路线返回换能器被 换能器接收, 经换能器转换成一系列电脉冲&

图/- 侧扫声纳工作示意图 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&

如图

0 所示, 第! 点是发射脉冲&

正下方海底为第 点, 因回波点垂直 入射, 回波是正反射, 回波很强, 海底从第#点开始 向上突起, 第$点为顶点, 所以第#, %, $点间的回 波较强, 但是这三点到换能器的距离是以第$点最 近, 第#点最远&

所以回波返回到换能器的顺序是第 $点-第%点-第#点, 这也充分表现出了斜距和 平距的不同&

第$点与第&

点间海底是没回波的, 这 是被凸起海底遮挡的影区&

第'

点与第(点间海底 是下凹的, 第'

点与第(点间海底也是被遮挡的, 没 有回波, 也是影区&

利用接收机和计算机对这一脉冲串进行处理, 最后变成数字量, 并显示在显示器上, 每一次发射的 回波数据显示在显示器的一横线上, 每一点显示的 位置和回波到达的时刻对应, 每一点的亮度和回波 幅度有关&

将每一发射周期的接收数据一线接一线地纵向 排列, 显示在显示器上, 就构成了二维海底地貌声 图0- 侧扫声纳回波强度示意图 图&

声图平面和海底平面成逐点映射关系, 声图的亮 度包涵了海底的特征&

1- 侧扫声纳声图成像特征 !&

# 声图结构 声图由四条线组合构成, 在声图中央, 纵向直线 称为拖鱼航迹线, 亦即拖鱼轨迹线, 这条轨迹线是量 测声图两侧目标距离、 目标位置、 目标高度、 拖鱼高 度的基准线&

在拖鱼轨迹线左、 右两侧, 有纵向连接 延伸的曲线, 一般靠近拖鱼轨迹线的纵向连接曲线 称为水面线&