Spis treści

5
Spis treści
1. Wstęp...................................................................................................... 7
2. Podstawowe zjawiska związane z wysyłaniem i odbiorem fal
akustycznych .................................................................................................. 9
2.1. Powstawanie fal akustycznych ........................................................................ 9
2.2. Charakterystyka pola akustycznego .............................................................. 10
3.
Prędkość dźwięku w wodzie oraz jej pomiar ....................................... 17
3.1. Zjawiska dynamiczne w środowisku wodnym ............................................... 19
3.2. Zmiany sezonowe pionowego rozkładu prędkości dźwięku w wodzie ........... 19
3.3. Zmiany dobowe pionowego rozkładu prędkości dźwięku w wodzie.............. 23
4.
Echosonda jednowiązkowa .................................................................. 25
4.1. Budowa i zasada działania ............................................................................ 25
4.2. Przetworniki echosondy ................................................................................. 27
4.2.1. Przetworniki magnetostrykcyjne. .......................................................... 28
4.2.2. Przetworniki piezoelektryczne ............................................................... 29
4.2.3. Przetworniki ceramiczne ........................................................................ 30
4.2.4. Przetworniki ceramiczne warstwowe .................................................... 31
4.2.5. Przetworniki kwarcowe piezoelektryczne .............................................. 31
4.2.6. Przetworniki tłokowe ............................................................................. 32
4.2.7. Przetworniki toroidalne (cylindryczne) .................................................. 33
4.2.8. Przetworniki ceramiczne płaskie ............................................................ 34
4.2.9. Przetworniki ceramiczne o przekroju kołowym ..................................... 35
4.2.10. Charakterystyka kierunkowa promieniowania przetworników ........... 35
4.3. Generatory .................................................................................................... 37
4.3.1. Generatory o ujemnej rezystancji dynamicznej ..................................... 39
4.3.2. Generatory z pętlą sprzężenia zwrotnego ............................................. 40
4.3.3. Generatory impulsowe .......................................................................... 41
4.4. Wzmacniacze ................................................................................................. 42
4.4.1. Wzmacniacze wielostopniowe ............................................................... 44
4.4.2. Wzmacniacze napięciowe ...................................................................... 44
4.4.3. Wzmacniacze mocy ................................................................................ 46
4.4.4. Wzmacniacze ze sprzężeniem zwrotnym ............................................... 47
4.4.5. Scalone wzmacniacze operacyjne .......................................................... 49
4.5. Indykatory ..................................................................................................... 50
4.6. Sposoby rejestracji danych ............................................................................ 51
5.
Echosonda wielowiązkowa .................................................................. 55
5.1. Charakterystyka dostępnych w Polsce echosond wielowiązkowych ............. 60
5.1.1. Echosonda wielowiązkowa SEABAT 9001 .............................................. 60
6
5.1.2. Wielowiązkowy system batymetryczny STN ATLAS FANSWEEP ............61
5.1.3. Echosonda wielowiązkowa Kongsberg Simrad EM 3000 .......................62
5.2. Zestawienie parametrów systemów echosond wielowiązkowych. ................63
6.
Sonary ................................................................................................... 67
6.1. Podstawowy schemat systemu hydroakustycznego ......................................69
6.2. Równanie sonaru ...........................................................................................71
6.3. Schemat funkcjonalny sonaru ........................................................................76
6.4. Parametry techniczne sonarów .....................................................................77
6.4.1. Rozróżnialność pozioma. ........................................................................77
6.4.2. Rozróżnialność odległościowa ................................................................78
6.4.3. Częstotliwości robocze sonarów ............................................................79
6.4.4. Długość impulsu .....................................................................................79
6.4.5. Szerokość wiązki .....................................................................................80
6.4.6. Pole bliskie i pole dalekie. ......................................................................81
6.5. Sonar obserwacji dookolnej oraz holowany ..................................................82
6.6. Przykłady sonogramów ..................................................................................84
7.
Laserowe systemy batymetryczne ........................................................ 87
7.1. Zasada działania lasera .................................................................................87
7.2. Zasada działania laserowych systemów pomiarów batymetrycznych ..........88
7.3. Czynniki wpływające na dokładność laserowych systemów pomiarów
batymetrycznych ..................................................................................................91
7.4. Perspektywy stosowania laserowych systemów pomiarów batymetrycznych
w hydrografii ........................................................................................................92
8.
Bibliografia ........................................................................................... 93