Hiện nay, ngoài thiết bị đo sâu đa tia truyền thống, thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng cũng được quan tâm đáng kể. Vậy giữa hai thiết bị này có gì khác biệt? Bài viết dưới đây sẽ giúp so sánh thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng.
Tổng quan về thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng
Các tên gọi khác của công nghệ đo sâu bằng kỹ thuật giao thoa sóng (Interferometry Echo Sounder):
- MPES: Multi-phase Echo Sounder
- PDSS: Phase Difference Side Scan Sonar
- MPDI: Multi-phase Difference Interferometry
Khi đầu tư mua thiết bị để khảo sát, quan trọng nhất là thiết bị phải đáp ứng được đúng nhu cầu của công việc.
So sánh thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng
– So sánh sơ lược về thông số của thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng
Bảng so sánh sơ lược về thông số của thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng:
| Thiết bị | Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống | Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng |
|---|---|---|
| Số tia | 256 | 2 |
| Số đầu phát | 1 | 2 |
| Độ phủ | Tới 160⁰ tính từ dưới phương tiện, nếu sử dụng 2 đầu phát , độ phủ đạt đến 320 độ. | 2 tia quét ra 2 bên phương tiện, đạt đến 240⁰. |
| Độ phân giải cao ở tia giữa | Có | Không |
| Khả năng phân biệt cao độ của các địa vật | Có | Không |
| Khả năng phân biệt chính xác sự bất thường ở bề mặt đáy | Tốt | Khá |
| Nguyên lí hoạt động | Xác định khoảng cách của mục tiêu bằng góc của các tia nhận | Xác định góc của mục tiêu trong cùng khoảng cách từ tín hiệu phản hồi |
– So sánh chi tiết về khả năng hoạt động của thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng
- Số tia và độ phân giải
+ Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống:
Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống có thể cung cấp độ phân giải cao nhờ:
- Số lượng tia nhiều (thông thường là 256).
- Xác định chính xác vị trí của kết quả đo (độ sâu).
- Chức năng thay đổi tiêu cự của tia (có thể đo chính xác ở các vùng nước nông).
Với mỗi kết quả đo được là giá trị trung bình của mỗi vết tia (footprint), trị đo được xác định bởi kích thước, pha và góc, cung cấp dữ liệu chính xác và chi tiết về cường độ và vị trí địa lý của mỗi tín hiệu phản hồi từ bề mặt đáy. Nhờ công nghệ thay đổi tiêu cự tia, thiết bị đo sâu đa tia truyền thống có thể đạt được các kết quả chính xác ngay cả ở vùng nước nông.
+ Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng:
Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng thường hoạt động chỉ với 1 tia duy nhất cho mỗi đầu phát (1 tia cho bên trái và 1 tia cho bên phải). Đối với mỗi phạm vi đo (range), kết quả thu được là tổng các phản hồi của mỗi bên trái và phải. Do đó, không thể xác định chính xác vị trí địa lý của các tín hiệu phản hồi và có thể rất nhạy cảm với các tín hiệu nhiễu và các phản xạ qua nhiều bề mặt khác.
Ngoài ra, các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng phụ thuộc vào vị trí của bóng tối (vùng không có tín hiệu phản xạ) để xác định góc của mục tiêu và do đó kết quả thu được sẽ là các giá trị gần đúng (xấp xỉ).
Hơn nữa các thiết bị sử dụng kỹ thuật này sẽ không có tính năng thay đổi tiêu cự của tia (tập trung tia) do đó không thể đem lại các kết quả có độ chính xác cao ở các vùng nước nông.
Đối với từng phạm vi r, thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng sẽ ghi nhận cường độ của tất cả tín hiệu phản hồi.
- Độ phủ:
+ Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống: Khi thiết bị đo sâu đa tia truyền thống sử dụng 2 đầu phát, dải quét (swatch) sẽ là tương đương, đảm bảo bề rộng dải quét khoảng 300⁰ (vì 2 đầu dò sẽ chồng lấn lên nhau 1 chút ở phía dưới phương tiện).
+ Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng: Lợi thế của các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng là có 2 đầu phát tín hiệu, do đó có thể xem là hệ thống 2 đầu phát; bề rộng dải quét đạt đến 200⁰.
- Khoảng trống ở khu vực giữa (Nadir Gap):
+ Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống:
Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống sẽ lấp đầy tín hiệu cho toàn bộ khu vực hoạt động, với 256 tia trải rộng ra toàn bộ bề rộng của dải quét, không để lại bất kì khoảng trống cho toàn bộ khu vực đã khảo sát.
Ở vùng giữa (Nadir Zone), các phản xạ sẽ được tính toán dựa trên sự nhận dạng biên độ, trong khi các tính hiệu từ các tia bên ngoài sẽ được xử lý theo hướng nhận dạng pha. Không giống như nhận dạng biên độ, nhận dạng pha được thực hiện từ nhiều phép đo của sự lệch pha trong phạm vi của chùm tia. Bởi vì tại vùng giữa, vết tia (footprint) là nhỏ nhất và có độ lệch pha không đáng kể theo thời gian, nên tính toán dựa trên biên độ sẽ chiếm ưu thế hơn dựa trên nhận dạng pha.
+ Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng:
Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng sẽ đo tổng của các tín hiệu phản hồi để tính toán vị trí của các mục tiêu. Ở vùng giữa, tất cả tín hiệu phản hồi sẽ có góc gần bằng 90⁰, và kết quả là các tín hiệu phản hồi ở vùng này sẽ có các khác biệt rất nhỏ về thời gian, khiến không thể phân biệt các giá trị này. Nó sẽ tạo ra điểm mù ở vùng giữa này.
Ngược lại, như đã đề cập, đối với mỗi phạm vi đo, đồ thị dưới đây cho thấy tín hiệu được tổng hợp của các phản hồi ở vùng giữa được lưu lại như 1 xung ngắn so với thời gian. Không có dữ liệu gì ở vùng giữa này được lưu lại.
Đồ thị tín hiệu phản hồi ở vùng giữa khi sử dụng thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng.
Để khắc phục nhược điểm này, người đi khảo sát phải chồng lấn (overlap) các đường đo 100% để chắc chắn rằng đạt được độ phủ tối đa của khu vực cần khảo sát.
Điểm mù của hệ thống thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng.
- Khả năng nhận dạng chính xác cao độ của địa vật:
+ Thiết bị đo sâu đa tia truyền thống:
Phát hiện các kết cấu theo phương đứng rất quan trọng để xác nhận an toàn khi dẫn đường.
Bởi vì mỗi giá trị đo của thiết bị đo sâu đa tia truyền thống được xác định bằng cường độ, pha và góc. Hệ thống có thể phân biệt mỗi giá trị phản hồi và do đó có thể xác định chính xác các vật thể dưới nước theo phương thẳng đứng.
+ Thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng:
Các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng không thể phân biệt được các tín hiệu phản hồi đến từ các góc khác nhau trong cùng 1 phạm vi đo.
Ví dụ, thiết bị sonar quét sườn (SSS) không thể phân biệt phản hồi từ các bức tường thẳng đứng hoặc các vật thể đứng khác (như cọc, trụ…), vì chúng đều có các góc khác nhau nhưng cùng 1 phạm vi đo. Thiết bị này không phù hợp để lập bản đồ các vật thể đứng, điều này rất quan trọng để đảm bảo an toàn hàng hải, và các công trình xây dựng hàng hải khác.
- Bù nghiêng và tốc độ âm thanh dưới nước:
Dữ liệu có được từ phương pháp giao thoa được cải thiện khi góc đến của tín hiệu nhỏ (vùng biên của dải quét), có nghĩa là tính toàn vẹn của tín hiệu phản hồi được cải thiện ở vùng biên dải quét. Tuy nhiên, tính toàn vẹn của dữ liệu được thu thập ở các khu vực biên hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng của thiết bị bù nghiêng (Motion Sensor) ghi nhận chính xác các chuyển động của phương tiện khảo sát và dữ liệu hiệu chỉnh từ vận tốc âm thanh của cột nước. Nó có thể là thách thức để hiệu chỉnh chính xác cảm biến chuyển động, nhất là theo phương ngang (roll), ở vùng biên của dải quét vượt hơn 6 lần độ sâu. Kết quả thường là dữ liệu kém chẩt lượng cho các vùng biên này.
Kết luận:
- Các hệ thống đo sâu đa tia truyền thống được thiết kế để mang lại hiệu suất vượt trội trong nhiều ứng dụng và đặc biệt là lập bản đồ đáy biển nhiều địa vật với độ phân giải cao, đáp ứng nhiều tiêu chí của việc đo sâu.
- Trong khi các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng có thể có hiệu quả cao đối với kết quả dạng hình ảnh, nhưng hạn chế về kỹ thuật của chúng nên sẽ phù hợp hơn để phát hiện chướng ngại vật. Kích thước và hình dáng của những vật thể đó thường được ước tính bằng cách phân tích kích thước bóng của chúng.
- Việc kéo các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng ở gần bề mặt đáy là rất phổ biến vì làm như thế sẽ tăng kích thước của bóng của các địa vật và do đó cung cấp thêm thông tin chi tiết hơn về tỷ lệ của những địa vật đó. Mặt khác, các bóng này các lớn thì các vùng rỗng trong dữ liệu khảo sát sẽ càng lớn.
- Các thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng cung cấp hình bóng của mục tiêu, trong khi thiết bị đo sâu đa tia truyền thống cung cấp các giá trị chính xác của mục tiêu.
Hy vọng bài viết trên đã cung cấp những thông tin hữu ích về sự khác biệt giữa thiết bị đo sâu đa tia truyền thống và thiết bị đo sâu dùng kỹ thuật giao thoa sóng. Ngoài ra, nếu có bất kỳ thắc mắc nào khi lựa chọn thiết bị đo sâu phù hợp với nhu cầu công việc, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125 để được tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng nhất!
>>> Xem thêm: 10 lưu ý khi đầu tư hệ thống đo sâu đa tia
