Как работает эхолот: ультразвук, отражение и измерение глубины
Эхолот работает по принципу гидролокации: прибор посылает короткий ультразвуковой импульс вертикально вниз, улавливает отражённый сигнал и по времени задержки вычисляет расстояние до дна. При скорости звука в пресной воде около 1480 м/с и времени задержки 0,1 секунды глубина составит 74 метра.
Излучение и приём сигнала
Основной элемент эхолота: пьезоэлектрический датчик (датчик трансдьюсер). Когда на пьезокристалл подаётся электрический импульс длительностью около 0,1–1 мс, кристалл механически деформируется и создаёт акустическую волну нужной частоты. Типичные рабочие частоты рыболовных эхолотов: 50 кГц для больших глубин (до 500 м и более) и 200 кГц для мелководья и высокой детализации. Высокая частота даёт лучшее разрешение, но сильнее затухает в воде. После излучения тот же кристалл переключается в режим приёма: отражённый сигнал деформирует его и генерирует электрический ток, который усилитель и обрабатывает.
Вычисление глубины и отображение
Электроника фиксирует промежуток от момента излучения до получения эха. Глубина вычисляется по формуле: глубина равна скорость звука, умноженная на время и делённая на два (деление на два потому, что сигнал проходит путь туда и обратно). Скорость звука в воде зависит от температуры, солёности и давления. В морской воде она составляет около 1520 м/с против 1480 м/с в пресной, поэтому профессиональные приборы позволяют вручную задавать поправочный коэффициент. Результат выводится на экран в виде числа и графика: ось времени идёт слева направо, ось глубины: сверху вниз, а интенсивность отражения кодируется цветом.
Луч, угол и разрешение
Ширина луча определяет горизонтальное покрытие. Датчик 200 кГц обычно имеет угол луча около 20 градусов, датчик 50 кГц: 45–60 градусов. Широкий луч охватывает больше площади, но смешивает отражения от рыбы и дна по бокам, снижая точность. Для рыбалки на реках и озёрах России глубиной до 20–30 метров оптимальны двухлучевые эхолоты, совмещающие широкий и узкий луч. Современные устройства с функцией Side Imaging дополнительно сканируют пространство по бокам лодки, формируя почти фотографическое изображение дна площадью до 50 метров в каждую сторону.
Где применяют эхолоты
Рыболовные эхолоты помогают определить рельеф дна, найти бровки и ямы. Судовые навигационные эхолоты обеспечивают безопасность прохода по мелководью. В гидрографии специальные многолучевые эхолоты (мультибим) строят детальные карты рельефа дна: каждый проход судна формирует полосу из сотен измерений, а серия галсов складывается в точную 3D-модель акватории. Российские гидрографические службы применяют такие системы для съёмки судоходных рек, озёр и прибрежной зоны морей.
