Принцип эхолота. Принцип работы эхолота

Что такое эхолот: принципы работы, выбор и использование

Назначение эхолота

Эхолот позволяет постоянно мониторить толщу воды под судном, тем самым отслеживая перепады рельефа дна. Постоянный мониторинг (отправка и прием отраженных от объектов и дна импульсов) помогает профессионалам и любителям рыбной ловли обнаружить цели — рыбу — по изображению, выводимому на экран. При этом опытный пользователь эхолота может найти рыбу и по косвенным признакам, а не только по четкому изображению рыбы на экране эхолота.

Оснащенность встроенным GPS (Humminbird HELIX 5 SONAR) обеспечивает возможность использовать электронные карты для навигации и сохранять данные о местоположении найденных в толщи воды объектов с высокой степенью точности. Такое устройство представляет собой картплоттер-эхолот и объединяет в себе возможности обоих приборов. Для того чтобы купить подходящий эхолот необходимо более подробно узнать о его строении и назначении.

Как работает эхолот

Частота отправки импульсов

Эхолот посылает импульсы с определенной частотой. Как правило, производители устройств подобного типа используют следующие частоты: 192/200 кГц, 50 кГц, 83 кГц, 455 кГц и 800 кГц. Все обозначенные частоты отправки импульсов датчиком эхолота имеют как преимущества, так и недостатки. Поэтому при выборе устройства необходимо учитывать те специфические условия, в которых вы планируется использовать эхолот.

Первая, вторая и третья из перечисленных частот применяются наиболее часто. Их отличие состоит в следующем:

192 или 200 кГц 50 кГц 83 кГц
  • Небольшая глубина;
  • Малая ширина луча — до 60°;
  • Более хорошее определение и разделение целей;
  • Меньше шума на изображении.
  • Большая глубина;
  • Большая ширина луча — до 90°;
  • Определение и разделение целей хуже;
  • Больше шума на изображении.
  • Мелководье;
  • Еще большая ширина луча — до 120°;
  • Менее точная прорисовка дна.

Две относительно новые частоты — 455 кГц и 800 кГц. Первая работает на большей глубине, чем 800 кГц. Однако вторая отличается более высоким качеством прорисовки деталей структуры дна. 800 кГц лучше всего использовать при глубине 18 метров и меньше, хотя на большой скорости она подойдет и для исследования более глубоких вод: поскольку импульсов посылается больше, изображение получится более детальным, чем при использовании трансдьюсеров с другими частотами.В линейке эхолотов Lowrance можно найти приборы, подходящие для решения практически любых задач.

Принципы работы эхолота

Отправленный датчиком эхолота импульс отражается от различных объектов, которые встречает на своем пути, или дна. Это позволяет собрать информацию обо всем, что есть в толще воды: о количестве, размерах, плотности объектов, о структуре дна. Процессор дисплея обрабатывает полученную информацию, в результате чего на экран выводится движущееся графическое изображение. Поскольку сигналы посылаются и принимаются много раз в секунду, на экране рисуется непрерывная линия, обозначающая дно. Эхолоты GarminRaymarineHummingbird практически всегда оборудованы либо цветными, либо монохромными дисплеями различной величины

Составные части эхолота

Эхолот состоит из двух частей — трансдьюсера(датчика) и дисплея. Однако на рынке представлены множество моделей эхолокационных датчиков без монитора, поскольку многие современные модели многофункциональных дисплеев (МФД) поддерживают отображение данных, получаемых от трансдьюсера. .

Датчик-излучатель устанавливается на днище судна ниже ватерлинии и направляется на дно. Датчик посылает сигналы в сторону дна и принимает их после отражения от дна или других объектов, которые встретились на его пути. Данные от датчика обрабатываются и выводятся на специальный дисплей — входящий в комплект поставки или любой другой, совместимый с используемым трансдьюсером. 

Как выбрать и купить эхолот

Компания Lowrance, один из ведущих производителей эхолотов, указывает на четыре компонента хорошего эхолота:

  1. Мощный передатчик,
  2. Эффективный трансдьюсер,
  3. Чувствительный приемник,
  4. Контрастный дисплей с высоким разрешением.

Все части системы должны подходить для совместного использования и для эксплуатации в любых погодных условиях, в том числе при очень высоких и низких температурах.

При покупке эхолота в первую очередь необходимо учитывать, как и где вы планируете его использовать. Про глубину воды мы уже упоминали, когда писали про частоты эхолота. Отметим лишь, что на рынке сейчас представлены и однолучевые, и двухлучевые эхолоты, которые используют две частоты отправки импульса. Второй вариант (эхолот Garmin Echo 201dv) подойдет тем, кто планирует рыбачить на разных глубинах, либо просто тем, кто хочет использовать преимущества обеих частот и нивелировать их недостатки.

На что еще стоит обратить внимание

Во-первых, необходимо определиться, в какое время года планируется использовать устройство. Существуют модели, которые по своим характеристикам идеально подойдут для любителей зимней рыбалки (например, Lowrance Elite-4 HDI Ice Machine), и, наоборот, модели, которые не предназначены для использования зимой (Lowrance Elite-3x All-Season Pack).

Читайте также:  Астрономию необходимо знать для того чтобы ориентироваться по звездам. Путеводная звезда: как ориентироваться по звёздам

Во-вторых, стоит обратить внимание на оснащенность эхолота дополнительными функциями и возможностями, не используемыми, как правило, в стандартных конфигурациях. К таким параметрам относятся например, возможность измерения температуры воды, определения плотности дна, передача данных по wi-fi (эхолот Raymarine Wi-Fish DV) и другие продвинуты функции.

Также, прежде чем купить эхолот, будет не лишним проверить сертификацию оборудования по стандартам РМРС и РРР.

Это не полный список параметров, которые следует учитывать при выборе эхолота. Если вы не можете решить какой эхолот купить или вас интересует цена эхолота  — обратитесь к нашим менеджерам: они помогут подобрать устройство именно под ваши нужды: тел. +7 (812) 34-000-56, e-mail info@seacomm.ru.


Эхолоты — как это работает

 Начнём

Люди ловят рыбу тысячу лет. Каждый рыбак сталкивается с двумя проблемами — с поиском рыбы и ее поимкой. Хотя гидролокатор (эхолот) не может вываживать рыбу, он может решить проблему поиска рыбы. Вы не сможете поймать рыбу, если ловите в месте, где ее нет, эхолот спасет Вас от этого.

В конце 1950-ых, Карл Лоуранс и его сыновья Арлен и Даррел начали подводное плавание, чтобы наблюдать рыбу и ее привычки. Это исследование, заказанное местным и федеральным правительствами США, нашло, что приблизительно 90 процентов рыбы сконцентрировано в 10 процентах воды озер. С изменением условий окружающей среды рыба перемещается в более благоприятные области. Их исследования показали, на большинство видов рыб воздействует подводная структура (это: деревья, водоросли, камни и отложения), температура, течение, освещенность и ветер. Эти и другие факторы также влияют на местоположение корма (планктона, малька, водорослей). Вместе эти факторы создают условия, которые вызывают частые перемещения популяции рыбы.

В те далекие времена, буквально несколько людей использовали большие, громоздкие сонарные модули на рыбацких лодках. Работая на низких частотах, эти устройства использовали вакуумные лампы, для функционирования которых требовались громадные аккумуляторы. Хотя они показывали удовлетворительный сигнал дна и косяка рыб, они не могли показывать отдельных рыб. Карл и его сыновья начали разрабатывать компактный, с батарейным питанием эхолот, который мог бы показывать отдельную рыбу. После многих лет исследований, экспериментов, нестандартных решений и просто трудной работы, такой эхолот был сделан, что изменило рыбацкий мир навсегда.

С этого простого начинания, была сформирована новая промышленность, с продажи в 1975 г. первого транзисторного эхолота для спортивной рыбалки. В 1979 г. фирма Lowrance представила "The Little Green Box" который стал наиболее популярным эхолотом в мире. Весь выполненный на транзисторах, это был первый удачный эхолот для спортивной рыбалки. Более миллиона таких эхолотов были произведены до 1984 г., когда они были сняты с производства из-за высокой себестоимости. Фирма проделала длинный путь с 1957, начиная с "little green boxes" и заканчивая современным высокотехнологичным эхолотом. Фирма Lowrance всегда использует передовые технологии при производстве эхолотов.


Как работает эхолот

Слово сонар (эхолот) это сокращение трех английских слов: Звук, Передвижение, Расположение. Сонар был разработан во время Второй Мировой Войны для отслеживания подводных лодок. Эхолот состоит из передатчика, преобразователя, приемника и дисплея.

В самых простых словах: электрический импульс от передатчика преобразуется в звуковую волну в преобразователе и передается в воду. Когда волна попадает на объект (рыбу, дно, дерево и т.д.) она отражается. Отраженная волна попадает в преобразователь, где она трансформируется в электрический сигнал, усиленный приемником, и посылается на дисплей. Так как скорость звука в воде постоянна (приблизительно 4800 футов 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 192 кГц, также иногда производятся приборы на частоте 50 кГц. Хотя эти частоты находятся в диапазоне звуковых частот, они неслышимы ни людям, ни рыбе. (Вы не должны волноваться относительно звукового модуля, пугающего рыбу — они не могут слышать это.)

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, показывая сигнал дна. Кроме того, на экране отображается сигнал, возвращенный от любого объекта в воде между поверхностью и дном. Зная скорость звука через воду (4800 футов в секунду) и время требуется для возращения эха, прибор может показывать глубину и нахождение любой рыбы в воде.

Возможности эхолота

Хороший эхолот обладает четырьмя компонентами:

Мощный передатчик

Эффективный преобразователь

Чувствительный приемник

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.

Читайте также:  Картечь на волка 12 калибр. Охота на волка: снаряжение патронов

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 преобразовать 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 ясно. Это позволяет видеть дуги рыбы и мелкие подробности дна.

Частота волны работы эхолота

Большинство современных эхолотов оперирует на частоте 192 кГц, некоторые используют 50 кГц. Есть свои преимущества у каждой частоты, но почти для всех состояний пресной воды и большинства состояний соленой воды, 192 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 192 кГц. Это способность отобразить две рыбы как два отдельных эха вместо одной "капли" на экране.

Существуют некоторые условия, при которых частота 50 кГц лучше. Как правило, эхолоты, работающие на частоте 50 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 50 кГц эхолоты находят использование в более глубокой соленой воде. Также, преобразователи 50 кГц эхолотов имеют более широкие углы обзора, чем преобразователи 192 кГц эхолотов.

Резюме: различия между 192 кГц и 50 кГц:

 

192 kHz 50 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
 

Преобразователи эхолота

Преобразователь это "антенна" эхолота. Он преобразовывает электрическую энергию от передатчика в звуковую волну высокой частоты. Звуковая волна от преобразователя путешествует через воду и назад, отразившись от любого объекта в воде. Когда отраженный сигнал попадает назад в преобразователь, он преобразовывает звук в электрическую энергию, которая посылается приемнику эхолота. Частота преобразователя должна соответствовать частоте звукового приемника эхолота. Другими словами, Вы не можете использовать преобразователь 50 кГц на звуковом приемнике предназначенном для 192 кГц. Преобразователь должен быть способен проводить мощные импульсы передатчика, преобразовывая электрические импульсы в звуковые с минимальными потерями мощности. В то же самое время он должен быть достаточно чувствительным, чтобы принять самые слабые из отраженных сигналов. Все это относится к определенной установленной частоте и при этом преобразователь должен игнорировать эхо приходящих на других частотах. Другими словами, преобразователь должен быть очень эффективен.

Кристалл

Активный элемент преобразователя — искусственный кристалл (цирконат свинца или титанат бария), компоненты смешиваются, а затем формуются. Эта форма помещается в печь, в которой превращается из смеси химикатов в прочный кристалл. Как только кристалл охладится, к двум сторонам кристалла прикрепляются провода. Провода прочно спаяны с поверхностью кристалла, так что кристалл может быть подключен к кабелю преобразователя. Форма кристалла определяет частоту его работы и конический угол. Для круглых кристаллов, используемый большинством эхолотов, толщина определяет его частоту, а диаметр определяет угол конуса или угол зоны обзора. Например, в 192 кГц эхолоте, с коническим углом 20 градусов размеры кристалла приблизительно один дюйм в диаметре, при этом восьми градусный эхолот требует кристалла, диаметр которого несколько дюймов. Итог: больший диаметр кристалла — меньший конический угол. Это причина, почему преобразователь с конусным углом 20 градусов намного меньший, чем преобразователь с конусным углом в 8 градусов, при использовании одинаковой частоты.

Размещение эхолота на лодке

Преобразователи производятся различных форм и размеров. Большинство преобразователей сделано из пластмассы, но некоторые преобразователи "через корпус " сделаны из бронзы. Как показано в предыдущей части, частотный и конический угол определяют размер кристалла. Поэтому размещение преобразователя определяется размером кристалла внутри.

Имеются четыре главных стиля размещения используемых сегодня. "Через Корпус", "Стреляет Через Корпус ", переносной, крепление к транцу.

Преобразователи "Через Корпус"вставлены через отверстие, просверленное в корпусе. У них длинная основа, которая проходит через корпус и фиксируется большим болтом. Если корпус лодки плоский это очень удобно для установки. Однако если преобразователь должен быть установлен на одной стороне V-образного корпуса лодки, то блок, в котором находится кристалл должен быть сделан из древесины или пластмассы, которые позволяют установить преобразователь вертикально. Преобразователи "Через Корпус" были разработаны специално для лодок с внутренним мотором, и они могут быть установлен перед рулями, пропеллерами и валами судна.

Читайте также:  При переломе ребер пострадавшему следует зафиксировать. Переломы ребер. Причины, симптомы, первая медицинская помощь и реабилитация

 

Преобразователи "Стреляет Через Корпус"крепятся эпоксидной смолой непосредственно к внутренней части стекловолоконного корпуса лодки. Звук передается и возвращается через корпус лодки, что ведет к потере мощности звуковой волны. (Вы не будете способны " видеть " столь же глубоко с преобразователем "Стреляет Через Корпус" как c преобразователем, установленным на транце.) Корпус лодки должен быть сделан из твердого стекловолокна. Не пытайтесь "стрелять" через алюминий, древесину или стальную оболочку. Звук не может проходить через воздух; так если на корпусе имеется любая древесина, металл или поролон, они должны быть удалены с внутренней стороны корпуса перед установкой преобразователя. Другой недостаток преобразователя "Стреляет Через Корпус " является то, что он не может быть откорректирован для лучших дуг рыбы. Хотя имеются недостатки, но и преимущества такого преобразователя значительны. Первое, он не может быть поврежден, зацепившись за дно, бревна или камни, так как находится внутри корпуса. Второе, такой преобразователь не имеет выступающих частей в водный поток, он отлично работает на больших скоростях, если установлен там, где чистый ламинарный поток воды проходит по корпусу лодки. Третье, он не может обрасти морскими водорослями или ракушками.

 

Переносные преобразователи, как следует из их названия, крепятся временно на корпус лодки. Эти преобразователи обычно используют одну или две присоски для крепления к корпусу лодки. Некоторые переносные преобразователи также могут быть прикреплены к электрическим троллинговым двигателям.

 

Преобразователи крепления к транцу, как следует из их названия, устанавливаются на транец лодки, непосредственно в воде и обычно немного ниже дна лодки. Из четырех типов размещения, крепление к транцу наиболее популярно. Хорошо разработанный преобразователь, крепящейся к транцу (такой как Lowrance HS-WS Skimmer®), будет работать почти на любом корпусе (кроме лодок с внутренним мотором) и на высокой скорости.

 

Скорость и преобразователь

Годы назад, когда спортивные эхолоты были в младенчестве, большее количество рыбацких лодок имели маленькие навесные моторы. Самый большой внешний мотор имел 50 лошадиных сил. В то же самое время, большинство эхолотов были переносные, их было легко перенести с лодки на лодку. В те времена это рассматривалось более важным чем способность эхолота работать на высокой скорости. Со временем возможности лодок увеличивались и все больше людей хотели иметь постоянно установленный эхолот, который будет работать на той скорости, на которой движется лодка. Так началась разработка преобразователя, который будет работать на любых скоростях.

 

Кавитация— главное препятствие для высокоскоростных измерений. Если поток воды вокруг преобразователя гладок (ламинарный), то преобразователь посылает и принимает сигналы нормально. Однако если поток воды прерван грубой поверхностью или острыми гранями, то водный поток становится турбулентным, настолько что воздух отделяется от воды в форме пузырьков. Это называется "кавитацией". Если эти воздушные пузырьки проходят через корпус преобразователя (ту часть, в котором закреплен кристалл), то на дисплее эхолота виден "шум". Преобразователь разработан для работы в воде, а не в воздухе. Если воздушные пузырьки проходят через корпус преобразователя, то сигнал от преобразователя отражается от воздушных пузырьков обратно. Так как воздушные пузырьки близки к преобразователю, эти отражения очень сильны. Они будут накладываться на отражения дна, структуры водоема и сигналы рыбы, делая их трудноразличимыми или вообще незаметными.

 

Решение этой проблемы состоит в том, чтобы делать преобразователь позволяющий воде течь мимо без создания турбулентности. Однако это сделать трудно из-за многих компонентов помещенных в современный преобразователь. Он должен быть маленьким, так, чтобы не сталкиваться с навесным мотором и его водным потоком. Преобразователь должен просто устанавливаться на транце так, чтобы просверливать минимум отверстий. Он должен подниматься без проблем при столкновении с подводными объектами. Фирма Lowrance запатентовала HS-WS преобразователь — самая передовая разработка в области высокоскоростных преобразователей. Эта технология объединяет высокоскоростные измерения с простым крепежом и безопасным подъемом при столкновении с посторонним объектом на высокой скорости.

Проблема кавитации не ограничена формой и размещением преобразователя. Многие корпуса лодок создают воздушные пузырьки, которые проходят через корпус преобразователя. У многих алюминиевых лодок эта проблема появляется из-за сотен головок заклепок, которые высовываются в воду. От каждой заклепки течет струйка воздушных пузырьков, когда лодка движется, особенно на высокой скорости. Чтобы ликвидировать эту проблему нужно устанавливать корпус преобразователя ниже воздушных пузырьков, струящихся от оболочки. Это обычно означает, что Вы должны установить крепежную скобу как можно ниже на транце.

Конический угол преобразователя эхолота

20 градусный конический угол                         8 градусный конический угол

 

Преобразователь концентрирует звук в луч. Когда импульс звука исходит от преобразователя, он охватывает тем более широкую область, чем глубже он проходит. Если бы Вы нарисовали график движения сигнала, вы бы увидели, что он представляет собой конус, называемый "конический угол". Мощность звука наибольшая…

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here