多波束測深探測儀

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為使用 USS Susan B. Anthony (AP-72) 的探測船,在法國南岸進行多波束測深探測儀搜索沈船時,所做的測深圖

多波束測深探測儀Multibeam echosounder,縮寫:MBES),是一種應用多個聲波發射出去,至海床或障礙物後反射回來,探測儀可以接收到訊號,依據收到的時間,進而算出聲波所行走的距離。因為為多個聲波一齊發出,成一扇面狀,故較單因束測深探測儀附蓋得更多,效率佳,為現今普遍測深的重要儀器。

歷史和發展[编辑]

多波束測深探測儀
測深機的演變史,從最原始的繩索探測,進而到有聲納的出現,發展出了單聲波的測深儀,最後發展出覆蓋率較高、較有效率的多波束測深探測儀

為避免再次發生1912年鐵達尼號的災禍,德國物理學家亞歷山大·伯姆德语Alexander Behm引導一些研究,找出了一個發現冰山的方法。他發現回聲的技術,可惜對於認出冰山的效能不太理想,卻是一種非常好的工具用來深測海洋的深度。Behm 於1913年得到發明的專利權。

探測儀的起源,要從海岸調查說起。1807年,Ferdinand Rudolph Hassler英语Ferdinand Rudolph Hassler帶領著一群數學家、製圖員、大地測量師、氣象學家等等專業人員共同調查及繪出美國海岸。而第一個正式的水文調查在1839年,美國繪出了第一個航海圖。最初的測量法為用繩子牽引一小石子做測量,在各點施測,看繩子上的刻度得值。在1930年代出現了第一個用聲納測量深度的儀器「Dorsey Fathometer」,為單音束測深機,1950年代後持續發展出多音束的測深機,即為多波束測深探測儀。

運作原理[编辑]

seabeam

回音測深術,又稱回聲,是一種使用聲音脈衝波技術,從表面或潛艇直接向下垂直,依靠聲波來測量到達底部的距離。基本原理為用聲速傳播的時間,與聲音在水中傳播的速度相乘,其值即為距離。距離的測量方法是在水中用單外出脈衝波,往來半倍的時間,大約每秒1.5個公里。回聲是一種特別有效的聲納應用,目的是確定底部地點或範圍。若多波束的情況,還需要考慮各個波束的角度,經修正後而得。

  • Singlebeam:

coverage = onebeam

  • Multi-beam:

coverage = swath

修正[编辑]

在海上做測深,有許多誤差需要做修正,以下列出幾種誤差

  1. Roll(晃動)
  2. Pitch(傾角)
  3. Gyro(羅盤)
  4. Azimuthalmisalignment(垂直方位)
  5. Time delay(時間延遲)
  6. Dynamic draught(吃水)
  7. Echo-sounder instrumental errors(儀器)
  8. Water column(水層)

應用[编辑]

每一種測深機會使用不同的頻率束寬,應用在不同的深度上,越深所需要的能量越大,波長必須較大則頻率相對較小,能量消散較慢可以測量較深的深度,故再不同的測量區域,會選用合適的測深機來施測。

多波束測深探測儀為在海上作業中最基本的測深儀器,目的為測量海床的深度,常應用在地質調查工程建設中,而在不同的深度範圍,又會用不同能量及束寬的波來測量,以維持資料品質,故在不同深度會用不同的測深機。

参考资料[编辑]

外部链接[编辑]