侧扫声呐

探测海底地貌和水下物体的设备

利用回声测深原理探测海底地貌和水下物体的设备。又称旁侧声呐或海底地貌仪。其换能器阵装在船壳内或拖曳体中，走航时向两侧下方发射扇形波束的声脉冲。

简介

通过向侧方发射声波来探知水体、海面、海底（包括上部地层）声学结构和介质性质的仪器设备。

波束平面垂直于航行方向，沿航线方向束宽很窄,开角一般小于2°,以保证有较高分辨率；垂直于航线方向的束宽较宽，开角约为20°～60°，以保证一定的扫描宽度。工作时发射出的声波投射在海底的区域呈长条形，换能器阵接收来自照射区各点的反向散射信号，经放大、处理和记录，在记录条纸上显示出海底的图像。回波信号较强的目标图像较黑，声波照射不到的影区图像色调很淡，根据影区的长度可以估算目标的高度。

典型的侧扫声呐装置主要由数据显示和记录单元、数据传输和拖曳电缆、水下声波发射和接收换能器组成。其探测原理是利用海底表面物质背散射特征的差异来判断目标物的沉积属性或形态特征。侧扫声呐作业时向两侧发送宽角度( 垂直方向) 声波波束，可以覆盖海底大面积区域，通常单侧每个条带探测宽度可以达到数十米到数百米，然后接收海底返回的背散射数据对海底进行成像。根据不同的探测目的，可以选择不同频率的发射波束，范围从1kHz到1MHz，例如，对海底底栖环境的探测一般选择较高频率(>50 k Hz) 的侧扫声呐才能获得海底表层特征，如沉积类型、出露岩石、海底形态( 沙坡、沟壑等) 和其他海底表面的结构体。

工作过程

侧扫声呐的工作频率通常为几十千赫到几百千赫，声脉冲持续时间小于1毫秒，仪器的作用距离一般为300～600米，拖曳体的工作航速3～6节,极限可达16节。侧扫声呐近程探测时仪器的分辨率很高,能发现150米远处直径 5厘米的电缆。用于深海地质调查的远程侧扫声呐工作频率为数千赫，探测距离超过20公里。进行快速大面积测量时，仪器使用微处理机对声速、斜距、拖曳体距海底高度等参数进行校正，得到无畸变的图象，拼接后可绘制出准确的海底地形图。从侧扫声呐的记录图象上，能判读出泥、沙、岩石等不同底质。利用数字信号处理技术获得的小视野放大图象能分辨目标的细节。

工作方法

1、工作目的确定：地质调查、物体寻找、特殊现象探查。

2、探测规范：技术要求、国家规范、行业规程

3、测线布设：

测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需要的航行探测路径。

计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划的探测设备应航行的探测路径。

测线布设：完成计划测线过程

实际测线：探测时，探测设备所航行的探测路径。

航迹线：实现探测时，探测设备实际航行的探测轨迹。

测线一般为多条平行的直线，常被称为一组测线。一个测区可有多组方向不同的测线，实现全区覆盖探测。每条测线都有名字，根据其测线名应可识别出，测线所在的测线组，及其组内名字，有的测线名还可包括任务代号、测区、航次数等。

4、拖曳方式的选择：浅水侧托、深水尾托。

5、探测船速的控制：船速越低，炮点密度越大，探测分辨率越高；固定安装的船速可较大，拖曳调查的船速较低（受制于拖缆强度和入水深度），深水拖曳的船速最低。

6、定位点间距的选择：根据调查比例尺，图上1cm，有一个定位点；对于GPS定位信息可接入的声呐设备一般不做要求。

7、声速的确定：水温、盐度查表法；SVP（声速剖面测量仪），实质就是CTD计算法。

发展

1960年英国海洋科学研究所研制出第一台侧扫声呐并用于海底地质调查。60年代中期侧扫声呐技术得到改进,提高了分辨率和图像质量等探测性能,开始使用拖曳体装载换能器阵，拖曳体距海底的高度约数十米。70年代研制出适应不同用途的侧扫声呐，轻便型系统总重量仅14公斤。现代侧扫声呐广泛应用于海洋地形调查，和探测海底礁石、沉船、管道、电缆以及各种水下目标等。

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