Sóng âm chính là sự giao động của các phần tử thuộc môi đàn hồi Sóng siêu âm là sóng có tần số giao động rất cao; 20-400KHz cao hơn ngưỡng nghe của tai người rất nhiều lần SÓNG ÂM
Trang 1SONAR NAVIGATION
Trang 2Tài liệu Lý Thuyết – Tổ HHKT: Khoa Hàng Hải
Trang 3MÁY ĐO SÂU - Echo Souder
I Lý Thuyết đo sâu
1. Khái niệm sóng âm
2. Nguồn Thu và phát sóng siêu âm
3. Nguyên lý đo sâu bằng sóng âm
4. Giới thiệu nguyên lý hoạt động của một số loại máy đo sâu
II Giới Thiệu một số máy đo sâu
1. Máy đo sâu furuno FE700
2. Máy đo sâu furuno FE600
3. Máy đo sâu JFE582
Giới Thiệu Chung
Trang 4I Khái niệm
Sóng âm là sóng cơ học được truyền đi trong môi trường vật chất đàn hồi.
Sóng âm chính là sự giao động của các phần tử thuộc môi đàn hồi
Sóng siêu âm là sóng có tần số giao động rất cao; 20-400KHz (cao hơn ngưỡng nghe của tai người rất nhiều lần)
SÓNG ÂM CƠ BẢN
Trang 5MÁY ĐO SÂU - Echo Souder
I Tốc độ lan truyền của sóng âm
Tốc độ lan truyền của sóng âm phụ thuộc vào đặc tính vật lý của môi trường mà nó lan truyền chứ không phụ thuộc
vào tần số dao động của sóng
Tốc độ lan truyền của sóng âm trong môi trường chất lõng:
: hệ số nén của môi trường : tỉ trọng của môi trường
LÝ THUYẾT ĐO SÂU
χζ
1
χζ 1
=
c
χ ζ
SÓNG ÂM CƠ BẢN
Trang 61. Độ suy giảm tín hiệu (attenuation)
phụ thuộc vào tần số của nguồn phát, độ mặn của nước biển và tính phản xạ của đáy biển
2. Tần số phát (frequency of transmision)
3. Độ mặn của nước biển (salinity of sea water)
4. Vận tốc lan truyền của sóng âm (Velocity of sound in sea water)
5. Bề mặt phản xạ (reflective surface)
6. Góc tới của chùm tia phát (angle of incidence of propaged beam)
7. Sự nhiễu loạn tín hiệu (noise)
ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA SÓNG ÂM
Trang 7MÁY ĐO SÂU - Echo Souder
1. Tần số phát của các thiết bị đo sâu là yếu tố cực kỳ quan trọng Để tạo ra một chùm tia phát hẹp, thông thường kích
thước của các thiết bị phát sóng âm (transducer) tỉ lệ với bước sóng của chùm tia đó Để tạo ra một thiết bị thu phát (transducer) có kích thước hợp lý mà vẫn đảm bảo phát ra được một chùm tia phát hẹp nên ta cần phài dùng tới chùm tia có tần số cao
Tuy nhiên, tần số càng cao thì độ suy giảm tín hiệu (attenuation) sẽ càng nhiều
2. việc lựa chọn tần số phải dung hòa cả 3 yếu tố: kích thước của transducer, nhiễu môi trường, độ suy giảm tín hiệu
thông thường người ta chọn từ 15khz – 60khz cho các máy đo sâu, các máy đo tốc độ nằm trong khoảng 300khz – 1000hz
LÝ THUYẾT ĐO SÂU
Mối quan hệ giữa độ suy giảm tín hiệu và sự lựa chọn tần
số phát
Trang 8 Đặc tính phản xạ của chùm tia phát cũng tùy thuộc vào sự ổn định của bề mặt chất đáy.
Bảng thống kê (24khz, magnetostrictive transducer)
Ảnh hưởng của bề mặt chất đáy (Consistency of the sea-bed)
Consistency Attenuation
Soft mud 15db Mud/ sand 9db Sand/mud 6db
Stone/rock 1db
Trang 9MÁY ĐO SÂU - Echo Souder
Độ mặn tăng lên thì vận tốc sẽ tăng theo.
Trong thực tiễn, các sai số liên quan tới độ mặn không được vượt quá 0.5%, sai số về độ mặn có thể bỏ qua trong
trường hợp tàu đang di chuyển từ vùng nước măn sang vùng nước ngọt, lúc này, giá trị độ sâu trên máy sẽ lớn hơn độ sâu thực tế là 3%
Sự thay đổi về mùa dẫn tới sự thay đổi nhiệt độ làm thay đổi vận tốc của sóng âm, tuy nhiên giá trị này nhỏ nên có
thể bỏ qua
LÝ THUYẾT ĐO SÂU
Mối quan hệ giữa độ mặn, áp suất, nhiệt độ với vận tốc
truyền âm
Trang 10 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ:
Mối quan hệ giữa độ mặn, áp suất, nhiệt độ với vận tốc
truyền âm
Vùng đẳng nhiệt
Trang 11MÁY ĐO SÂU - Echo Souder
Trong môi trường đàn hồi, ta đặt một thiết bị có khả năng giao động dưới tác dụng của môi trường bên ngoài thì nó sẽ
lặp lại dao động của nguồn phát thu được sóng siêu âm
Phương pháp tạo sóng siêu âm/ tạo ra màng dao động phát\
dùng kim loại Nikel, Coban quấn quanh bằng những vòng dây cho dòng xoay chiều có tần số cao chạy qua thanh kim loại
bị thay đổi kích thước
đặt nhiều thanh kim loại ghép chặt lại với nhau sóng siêu âm
Phương pháp chế tạo màng dao động thu/ thu sóng siêu âm.
LÝ THUYẾT ĐO SÂU
NGUỒN THU PHÁT SÓNG SIÊU ÂM
Trang 12 Về mặt bản chất, transducer chính là một thiết bị chuyển đổi năng lượng, khi sóng âm đi tới bộ thu, nó sẽ làm cho
transducer dao động với cùng tần số của nguồn sóng tới tạo suất điện động cảm ứng khoếch đại dữ liệu cần lấy
Có 3 loại transducer:
3. Piezo-electric resonators (ít được áp dụng trong thực tế)
Transducer
