Echo ertönt – Wikipedia
Messung der Wassertiefe durch Übertragung von Schallwellen ins Wasser und zeitliche Abstimmung der Rückkehr
Echo ertönt ist eine Art Sonar, mit dem die Wassertiefe durch Übertragung von Schallwellen ins Wasser bestimmt wird. Das Zeitintervall zwischen Emission und Rückgabe eines Impulses wird aufgezeichnet, um die Wassertiefe zusammen mit der Schallgeschwindigkeit im Wasser zu bestimmen. Diese Informationen werden dann normalerweise für Navigationszwecke oder zum Erhalten von Tiefen für Diagrammzwecke verwendet. Echolot kann sich auch auf hydroakustische “Echolote” beziehen, die als aktiver Schall in Wasser (Sonar) definiert sind, der zur Untersuchung von Fischen verwendet wird. Bei hydroakustischen Bewertungen wurden traditionell mobile Vermessungen von Booten verwendet, um die Biomasse von Fischen und die räumliche Verteilung zu bewerten. Umgekehrt verwenden Techniken mit fester Position stationäre Wandler, um vorbeifahrende Fische zu überwachen.
Das Wort klingt wird für alle Arten von Tiefenmessungen verwendet, einschließlich solcher, bei denen kein Ton verwendet wird, und hat keinen Bezug zum Wort Klang im Sinne von Geräuschen oder Tönen. Echo-Sounding ist eine schnellere Methode zum Messen der Tiefe als die vorherige Technik zum Absenken einer Sounding-Linie, bis sie den Boden berührt.
Technik[edit]
Die Entfernung wird gemessen, indem die Hälfte der Zeit vom ausgehenden Impuls des Signals bis zu seiner Rückkehr mit der Schallgeschwindigkeit im Wasser multipliziert wird, die ungefähr 1,5 Kilometer pro Sekunde beträgt [T÷2×(4700 feet per second or 1.5 kil per second )] Für präzise Anwendungen von Echosounding, wie z. B. Hydrographie, muss die Schallgeschwindigkeit typischerweise auch durch Einsatz einer Schallgeschwindigkeitssonde im Wasser gemessen werden. Echo-Sounding ist effektiv eine spezielle Anwendung von Sonar, mit der der Boden lokalisiert wird. Da eine traditionelle Prä-SI-Einheit der Wassertiefe der Grund war, wird ein Instrument zur Bestimmung der Wassertiefe manchmal als a bezeichnet Fathometer. Das erste praktische Fathometer wurde von Herbert Grove Dorsey erfunden und 1928 patentiert.[1]
Die meisten kartierten Meerestiefen verwenden eine durchschnittliche oder Standardschallgeschwindigkeit. Wenn eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, können durchschnittliche und sogar saisonale Standards auf Meeresregionen angewendet werden. Für Tiefen mit hoher Genauigkeit, die normalerweise auf spezielle Zwecke oder wissenschaftliche Untersuchungen beschränkt sind, kann ein Sensor abgesenkt werden, um Temperatur, Druck und Salzgehalt zu messen. Diese Faktoren werden verwendet, um die tatsächliche Schallgeschwindigkeit in der lokalen Wassersäule zu berechnen. Diese letztere Technik wird regelmäßig vom US Office of Coast Survey für Navigationsuntersuchungen von US-Küstengewässern verwendet. Siehe NOAA Field Procedures Manual, Website des Office of Coast Survey (http://www.nauticalcharts.noaa.gov/hsd/fpm/fpm.htm).
Allgemeiner Gebrauch[edit]
Neben einer Navigationshilfe (die meisten größeren Schiffe haben mindestens einen einfachen Echolot) wird das Echo häufig zum Angeln verwendet. Höhenunterschiede stellen häufig Orte dar, an denen sich Fische versammeln. Fischschwärme werden ebenfalls registriert.[2] Ein Fischfinder ist ein Echolot, das sowohl von Freizeit- als auch von kommerziellen Fischern verwendet wird.
Hydrographie[edit]
In Bereichen, in denen eine detaillierte Bathymetrie erforderlich ist, kann für die Hydrographie ein präziser Echolot verwendet werden. Bei der Bewertung eines solchen Systems gibt es viele Überlegungen, die nicht auf die vertikale Genauigkeit, Auflösung, akustische Strahlbreite des Sende- / Empfangsstrahls und die akustische Frequenz des Wandlers beschränkt sind.
Die Mehrzahl der hydrografischen Echolote hat eine Doppelfrequenz, was bedeutet, dass ein Niederfrequenzimpuls (typischerweise um 24 kHz) gleichzeitig mit einem Hochfrequenzimpuls (typischerweise um 200 kHz) übertragen werden kann. Da die beiden Frequenzen diskret sind, stören sich die beiden Rücksignale normalerweise nicht. Es gibt viele Vorteile des Zweifrequenz-Echosounds, einschließlich der Fähigkeit, eine Vegetationsschicht oder eine Schicht aus weichem Schlamm auf einer Gesteinsschicht zu identifizieren.
Die meisten hydrografischen Operationen verwenden einen 200-kHz-Wandler, der für Arbeiten an Land bis zu einer Tiefe von 100 Metern geeignet ist. Tieferes Wasser erfordert einen Wandler mit niedrigerer Frequenz, da das akustische Signal niedrigerer Frequenzen weniger anfällig für Dämpfung in der Wassersäule ist. Häufig verwendete Frequenzen für Tiefseesondierungen sind 33 kHz und 24 kHz.
Die Strahlbreite des Wandlers ist auch eine Überlegung für den Hydrographen, da zur Erzielung der besten Auflösung der gesammelten Daten eine enge Strahlbreite vorzuziehen ist. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie in tiefem Wasser klingen, da der resultierende Fußabdruck des akustischen Impulses sehr groß sein kann, sobald er einen entfernten Meeresboden erreicht.
Zusätzlich zum Einzelstrahl-Echolot gibt es Echolote, die viele Rück- “Pings” empfangen können. Diese Systeme werden im Abschnitt Multibeam-Echolot näher erläutert.
Echolote werden in Laboranwendungen verwendet, um Sedimenttransport-, Scheuer- und Erosionsprozesse in maßstabsgetreuen Modellen (Hydraulikmodelle, Gerinne usw.) zu überwachen. Diese können auch zum Erstellen von Plots von 3D-Konturen verwendet werden.
Standards für hydrografisches Echo[edit]
Die erforderliche Präzision und Genauigkeit des hydrografischen Echolots wird durch die Anforderungen der International Hydrographic Organization (IHO) für Vermessungen definiert, die gemäß den IHO-Standards durchgeführt werden sollen.[3] Diese Werte sind in der IHO-Veröffentlichung S44 enthalten.
Um diese Standards zu erfüllen, muss der Vermesser nicht nur die vertikale und horizontale Genauigkeit des Echolots und des Wandlers berücksichtigen, sondern das gesamte Vermessungssystem. Ein Bewegungssensor kann verwendet werden, insbesondere die Hubkomponente (beim Einstrahl-Echosounding), um Sondierungen für die Bewegung des Gefäßes auf der Wasseroberfläche zu reduzieren. Sobald alle Unsicherheiten jedes Sensors festgestellt wurden, erstellt der Hydrograph ein Unsicherheitsbudget, um festzustellen, ob das Vermessungssystem die von IHO festgelegten Anforderungen erfüllt.
Verschiedene hydrografische Organisationen verfügen über eigene Feldverfahren und Handbücher, mit denen ihre Vermessungsingenieure die erforderlichen Standards erfüllen können. Zwei Beispiele sind die Veröffentlichung EM110-2-1003 des US Army Corps of Engineers,[4] und das NOAA ‘Field Procedures Manual’.[5]
Geschichte[edit]
Der deutsche Erfinder Alexander Behm erhielt das deutsche Patent Nr. 282009 für die Erfindung der Echolotung (Gerät zur Messung von Meerestiefen sowie Entfernungen und Kursrichtungen von Schiffen oder Hindernissen mittels reflektierter Schallwellen) am 22. Juli 1913.[6][7][8]
Eine der ersten kommerziellen Echoloteinheiten war das Fessenden-Fathometer, das den Fessenden-Oszillator zur Erzeugung von Schallwellen verwendete. Diese wurde erstmals 1924 von der Submarine Signal Company auf dem M & M-Linienschiff SS Berkshire installiert.[9]
Siehe auch[edit]
Verweise[edit]
Externe Links[edit]
Medien im Zusammenhang mit Echo ertönt bei Wikimedia Commons
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