Máy đo sâu hồi âm là thiết bị quan trọng, để sử dụng hiệu quả thì người dùng cần hiểu rõ các nguyên lý và một số khái niệm quan trọng. Hãy cùng Đất Hợp tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!
Máy đo sâu hồi âm và các khái niệm cần biết!
– Ping và các tín hiệu phản hồi (Echo)
Máy đo sâu hồi âm là thiết bị đo khoảng cách sử dụng tín hiệu âm thanh. Nó xác định độ sâu của mực nước bằng cách phát các xung siêu âm ngắn xuống đáy biển, và đo thời gian tín hiệu này từ lúc phát đến lúc nhận được tín hiệu phản xạ từ đáy biển.
Sơ đồ cấu tạo máy đo sâu hồi âm.
Xung âm thanh phát ra hay còn gọi là ping, là âm thanh có tần số xác định với thời lượng (thời gian phát – độ dài xung phát) khoảng 1/16 ms cho đến 4ms. Đầu thu phát được lắp đặt dưới đáy tàu, hoặc bên hông tàu, với mặt thu phát hướng thẳng xuống đáy biển. Đầu thu phát này được sử dụng cho cả phát tín hiệu ping và thu tín hiệu hồi âm (Echo).
Đầu thu phát tín hiệu ping và thu tín hiệu hồi âm.
– Cường độ tín hiệu thu
Cường độ của tín hiệu thu được in (hiển thị) lên màn hình của phần mềm điều khiển theo chiều đứng. Sau nhiều lần phát tín hiệu, đường đáy sẽ hiển thị dạng nằm ngang màu đen trên băng in, thể hiện sự thay đổi độ sâu của mặt đáy.
Cường độ tín hiệu hiển thị trên màn hình của phần mềm điều khiển.
Đường đáy này hiển thị rõ ràng và sắc nét phụ thuộc vào độ mạnh và chất lượng của tín hiệu phản hồi (Echo), và nó sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tính chất của vật liệu đáy, độ dài xung phát (Pulse Length, độ sâu của khu vực đo, và độ ồn của môi trường đo -nhiễu tín hiệu từ các nguồn khác – điều này không thể tránh khỏi).
– Vị trí của tín hiệu phản hồi
Vị trí của tín hiệu phản hồi mạnh nhất sẽ được “nhận dạng” bởi phần mềm (Theshold) và hiển thị/ lưu trữ thành độ sâu. Mỗi tần số sẽ được hiển thị độc lập với nhau.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động máy đo sâu hồi âm
Hoạt động của máy đo sâu hồi âm bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, một số yếu tố ảnh hưởng nhiều hơn các yếu tố khác. Một số yếu tố quan trọng và tầm ảnh hưởng của nó sẽ được liệt kê dưới đây:
– Tính chất của bề mặt đáy
Cường độ tín hiệu thu được bị ảnh hưởng nhiều nhất do tính chất của bề mặt đáy. Tín hiệu thu được mạnh nhất bởi sự phản hồi từ bề mặt đá, sỏi hoặc cát . Bề mặt bùn hoặc đất có mực phản xạ thấp hơn.
Tính chất của bề mặt đáy thường có thể xác định thông qua băng in, như là kết quả xuyên thấu của tín hiệu phát vào mặt đáy biển. Các tín hiệu phản hồi từ các lớp cứng hơn,sâu vài decimet dưới bề mặt đáy biển thường xuất hiện dưới dạng hiệu ứng phân lớp đặc trưng trên băng in. Điều này đặc biệt rõ ràng trong trường hợp phù sa phủ lên đá.
– Độ dài xung phát
Bộ thu của máy đo sâu hồi âm xử lý tín hiệu đã nhận bằng bộ lọc theo tần số với dải lọc tập trung tại tần số của đầu thu phát (đầu dò – đầu phát biến). Bộ lọc này cho phép các tín hiệu hồi âm nhận được đi qua, nhưng loại bỏ tiếng ồn xung quanh ở tất cả các tần số khác.
Có vẻ hợp lý khi sử dụng băng thông hẹp nhất có thể để đạt được khả năng loại bỏ tiếng ồn lớn nhất có thể, và do đó phát hiện ra tín hiệu hồi âm yếu nhất của xung phát. Thật không may, điều đó không dễ dàng. Một xung tín hiệu có băng thông gần bằng với nghịch đảo của thời lượng phát của nó – do đó, một xung 1ms cần một bộ lọc thu có băng thông ít nhất là 1 kHz, nếu không nó sẽ bị suy yếu cùng với tiếng ồn nằm ngoài băng tần.
Các xung ngắn nhất cần băng thông rộng nhất (và đạt được khả năng loại bỏ tiếng ồn kém nhất) trong khi các xung dài nhất có thể sử dụng các bộ lọc hẹp nhất, với khả năng loại bỏ tiếng ồn (nhiễu) tốt nhất.
Trong khi đó , xung phát ngắn sẽ cho độ phân giải tốt hơn (chính xác hơn), và làm cho phép đo độ sâu chính xác hơn, và thể hiện chi tiết hơn bề mặt đáy. Thông thường, xung ngắn dùng ở vùng nước nông, khi độ phân giải quan trọng hơn, và nơi có phản xạ mạnh (đáy cứng), trong khi đó , xung phát dài được sử dụng ở vùng nước sâu nơi mà tín hiệu phản hồi sẽ yếu hơn, và khả năng lọc nhiễu của bộ lọc nhiễu băng thông hẹp quan trọng hơn.
– Vận tốc âm thanh trong môi trường nước
Một số máy đo sâu hồi âm sử dụng bộ đếm thời gian điện tử dùng tinh thể thạch anh để xác định thời gian, chúng không cần phải hiệu chỉnh lại theo thời gian hoặc nhiệt độ, và có thể đo thời gian phản hồi của tín hiệu với độ chính xác cao. Độ chính xác của việc xác định độ sâu cũng phụ thuộc vào giá trị chính xác của vận tốc âm thanh trong môi trường nước được áp dụng trong các phép tính.
Độ chính xác của việc xác định độ sâu cũng phụ thuộc vào giá trị chính xác của vận tốc âm thanh trong môi trường nước được áp dụng trong các phép tính.
Vận tốc âm thanh không phải là hằng số, nó sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố, quan trọng nhất là độ mặn và nhiệt độ của môi trường nước. Thông thường, sự biến thiên của vận tốc âm từ vị trí này sang vị trí khác sẽ khá nhỏ để chúng ta thỉnh thoảng phải điều chỉnh thông số này, như trường hợp di chuyển từ khu vực nước ngọt sang khu vực nước mặn (cửa sông – biển).
Nếu độ chính xác là quan trọng, các phép đo xác định vận tốc âm thanh phải được tiến hành thường xuyên và thiết lập giá trị này vào thiết bị đo sâu hồi âm. Khi vận tốc âm có thể thay đổi kèm với độ sâu ( kết quả của sự thay đổi nhiệt độ và độ mặn) nó có thể được sử dụng giá trị trung bình vận tốc âm dựa trên các giá trị của thiết bị lấy vận tốc âm dưới dạng profile (vận tốc âm tương ứng với các độ sâu khác nhau).
– Draft – Độ ngập đầu dò
Giá trị này là thuật ngữ chỉ điểm sâu nhất của đáy tàu (điểm sâu nhất) của phương tiện nằm dưới bề mặt nước. Trong máy đo sâu hồi âm, nó thường được dùng để chỉ đến độ ngập của đầu dò dưới mặt nước. Máy đo sâu hồi âm sẽ bù trừ giá trị này vào ở số liệu hiển thị và hình ảnh trên băng in.
Giá trị Draft này sẽ thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào tải trọng của phương tiện, hoặc di chuyển từ vùng nước ngọt sang nước mặn, và giá trị này phải được xác định lại và nhập vào máy đo sâu.
– Barcheck – Tự kiểm tra
Thuật ngữ barcheck được dùng để mô tả quy trình được sử dụng để xác định giá trị vận tốc âm thanh trong nước và giá trị draft (độ ngập đầu dò) cho máy đo sâu hồi âm trước khi tiến hành thu thập dữ liệu khảo sát độ sâu.
Quy trình Barcheck xác định giá trị vận tốc âm thanh trong nước và giá trị Draft cho máy đo sâu hồi âm trước khi thu thập dữ liệu.
Thông thường, quy trình tiến hành barcheck sẽ theo các bước sau:
- 1 đĩa (dùng để làm mục tiêu phản hồi lại tín hiệu âm thanh) được thả xuống 1 độ sâu nhỏ, biết trước nằm dưới mặt nước. Giá trị Draft sẽ được hiệu chỉnh để giá trị đo được bằng máy đo sâu hồi âm bằng với độ sâu biết trước (độ sâu thả đĩa barcheck).
- Sau khi giá trị Draft được hiệu chỉnh, đĩa barcheck sẽ được thả xuống độ sâu lớn hơn đã biết trước. Vận tốc âm thanh lúc này sẽ được hiệu chỉnh để giá trị đo được bằng máy đo sâu hồi âm bằng với giá trị biết trước (độ sâu thả đĩa).
- Quy trình này phải được lập lại nhiều lần cho tới khi 2 thành phần được hiệu chỉnh chính xác. Sau quy trình này, hệ thống đã được hiệu chuẩn cho điều kiện nước ở thời điểm hiện tại và có thể không cần hiệu chỉnh lại cho đến hết ca đo.
Hy vọng rằng, nội dung trên đã giúp bạn đọc hiểu về máy đo sâu hồi âm và các khái niệm cơ bản quan trọng. Để được tư vấn thêm thông tin chi tiết, hãy liên hệ đến HOTLINE 0903 825 125 ngay hôm nay!
>>> Xem thêm: Hướng dẫn chi tiết cách khảo sát đo sâu cho người mới!
