国产海洋地球物理设备简述----侧扫声纳

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本文是结合自己道听途说和参考各设备厂商的网站写出来,因为这些设备,博主都没有用过,有不正确的地方,请多多谅解。

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据说,目前国内的侧扫声纳设备,获取市场较为认可是:蓝创海洋的侧扫声纳,设备代理商也是主推他们家的侧扫声纳。在蓝创海洋的网站上,侧扫声纳的产品非常多,按频率数量分:单频、双频和三频;按照频率分:150KHz,300KHz,450KHz和900KHz。‘

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为了便于比较,选用他们的双频设备:Shark-S150D超高清双频侧扫声呐,它的实物图片和技术参数如下:

/ g( R: `- F( l3 @0 T- n" E$ ~! d
8 ]3 s4 s7 F2 U- g1 C$ L, i

5 I# f5 v4 N1 w1 o' z
) V3 R7 B5 x4 _; c1 F( p4 `! |

与之相比较的设备是主流的侧扫声纳Klein3000/4000,它的拖鱼与上面的图片基本一样,技术参数见下表

* M) A; U" y, M+ A+ r% i4 e
2 q2 f' U% Q, i z! _7 m% P

从2个技术参数来看:

% k& h! S+ U' k- |$ i6 ~

(1)拖鱼重量,拖鱼重量都是29Kg,一个人提有点费劲,如果太轻了,拖鱼不易下沉,有时还要加铅块。

2 i2 b) o) A' b5 K% A

(2)工作频率,高频为400-500KHz,低频为100-150KHz,差别不大。

2 S, v) W. p3 A5 C

(3)波束开角,此参数反映了声纳图像的分辨率,

* g8 x2 k9 O! V8 H* C- }

Shark-S150D:波束水平开角为0.6° @150kHz,0.2° @450kHz,垂直开角:50°

3 d1 R* ?/ h T9 N3 M5 E

Klein3000:波束水平开角为0.7° @100kHz,0.21° @500kHz,垂直开角:40°

}4 @, Z2 \3 x3 _, O

水平和垂直开角也差不多,这里有必要简单说说侧扫声纳的原理。侧扫声纳发射水平小开角,垂直大开角的扇形波,碰到海底或水中物体会产生散射,其中反向散射波(回波)会按原传播路线返回被换能器接收。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。下面是一些示意图片:

: N! S. U9 g, F; H& f. Z, i
! ]- u0 f9 V' G% ^# ]4 Y- D5 U0 [
, m5 E$ \5 ]! X' T3 n% _# u
, q; i0 G' F2 Z1 I' C. T( d, c
9 @* n+ f* p) G4 _+ d$ T5 z; P6 ?) D

(4)距离范围,与工作效率有关

% o& k; k* }4 X7 e+ {

Shark-S150D:最大量程450m @150kHz,150m @450kHz

! v( G' S' t% B+ S

Klein3000:25m至1000m有15档可调

4 Z- N3 _4 e/ \

单侧量程是这2个设备最大的差别,据了解,Shark-S150D想要到达450m量程,需要水深50m,也就是Shark有效扫宽大约为水深的10倍;而 Klein3000的量程为水深的10-20倍。据行业的资深人士说区别主要是算法,因为我国掌握了声学端子小型化的技术以后,国外声学设备为了降低成本,也是采购我们的声学端子。

3 {) l3 V: [* J' ?- [/ C

如果你采购的侧扫声纳用作工程勘察项目,一般单侧扫宽都不会超过150m,两者都可以用,效率和质量基本一样;如果你采购的侧扫声纳用作普调,扫宽需要尽量宽一些,Klein3000就更合适;如果在海底丢失了一个东西,需要在小范围内寻找,可以选用Shark更高频率的产品。

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现在看看Shark侧扫声纳的图谱,来自于蓝创海洋的官网:

& c6 `$ L2 Z R! \: i

线缆:

- H- V7 H+ S0 c
7 y8 i9 E4 w& f" a! a

沙波纹:

8 f$ q2 h- h" L5 B! o: {" }
' X( `. `+ M: b6 `7 Y" ^

沙波纹:

% n/ M9 T* R: c& H( X9 S1 t" C
" q+ {7 I1 J& s/ }7 O _7 g$ M: d

沉船:

2 S5 M: z7 V1 t: k9 U9 q
/ x& A% L+ |7 g, o8 b

沉船:

1 h# v' C# K" Q9 w2 G; y
& x, P# M* d4 {

沉船:

~6 Q' f6 K/ i
) A) o* \" h3 r, q

砖结构:

" ~# W" u4 T8 {/ R* o$ q
) O2 `$ ` V5 Q. e5 E

水下古城的小桥和河道:

! Z0 i/ ^" D3 N7 v+ I# L" ~$ G
# l- @; _ e/ F1 q; m% ?0 Z8 i

沟道:

! L9 f$ y2 o0 [6 J% O5 ]/ U: F
9 Q" B i# j* \! x- F

以下Klein3000的声纳图谱,可以比较一下两者的效果:

9 Y+ N% r& e& m$ V3 Y. f" C

从我们单位的勘测报告里摘出来的,可能有点模糊,图谱都是单侧扫宽100m/150m。

- i' U( n$ N8 U8 T! ]1 x

防波堤抛石和线状物:

5 K, R, i& l+ ~" _
`. E5 y& P1 |. a

油田施工拖痕:

7 w. D$ P! r8 Q/ z ) \: u/ [; t6 l0 u

出露的管线及疏浚的航道:

i# m* f6 K& M, O+ E 8 A* a8 x( j7 t4 N

沙波纹:

) ]6 r% w; u1 H; J$ k , D" ?7 d ~0 o3 S6 k

管道沟:

* v* W0 v7 c. Z) s R ) c! y/ ?' M( o i

掉落的集装箱,第二张为多波束的点云图:

+ M! E, p, H% Q- `1 H - V3 a3 w9 j8 k& W G7 J0 C$ ?) ?2 t& m

石油平台附近的管缆(被水泥压块压着)

* W+ a H) |# R' K. ? ) P4 o0 M& G( o1 O

从Shark-S150D和Klein3000的图谱对比,两者图谱差别不大,说明Shark-S150D应该是可勘用的。从价格上看,国产侧扫声纳的价格大约相当于klein3000不含税的价格的一半左右。

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" R' K/ [9 L9 H( f: O0 x! d

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凌平
活跃在2025-1-25
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