Параметрические донные профилографы Innomar

Донный профилограф (иногда называемый эхолотом донных осадков) по своей сути представляет собой однолучевой эхолот, но с очень низкой частотой излучаемого сигнала (как правило, менее 12 кГц).

По принципу создания акустического зондирующего сигнала системы донного профилирования можно разделить на обычные (линейные) и параметрические (нелинейные). Трансдьюсер линейных систем излучает один гармонический сигнал. У параметрических систем трансдьюсер генерирует высокочастотные волны накачки, как правило, бигармонический сигнал с близкими звуковыми частотами f₁ и f₂ (первичные частоты), с интенсивностью, позволяющей сделать среду нелинейной. При взаимодействии первичных волн накачки в нелинейной среде создается новый низкочастотный сигнал с разностной частотой F (вторичная частота, равная разности частот f₁ - f₂), которая хорошо проникает в морское дно. Первичные частоты могут быть использованы для точного определения глубины, а вторичная частота может использоваться для донного профилирования. Диаграмма направленности для вторичной частоты имеет практически такую же форму, как и у первичного высокочастотного сигнала, при этом в ней ширина главного луча обычно не превышает нескольких градусов и практически полностью отсутствуют боковые лепестки. Эта особенность делает параметрические акустические системы очень востребованными, в частности, при работе на мелководье.

Преимущества

Использование нелинейной акустики донного профилирования дает следующие преимущества по сравнению с линейной генерацией звука:

• Более узкие акустические лучи на низких частотах, а ширина луча половинной мощности почти одинакова для всех генерируемых частот;
• Для низкочастотного акустического луча во время передачи отсутствуют боковые лепестки;
• Обнаружение с высоким разрешением осадочных слоев и объектов, плюс точное определение глубины воды с помощью высокочастотного канала первичных частот;
• Очень короткие звуковые пинги могут быть переданы без существенных эффектов реверберации;
• Хорошее проникновение в осадочные слои (зависит от материала, глубины воды, рабочей частоты и условий окружающей среды);
• Сохраняемые цифровые данные с отличными надежными результатами с онлайн-анализом данных и расширенными возможностями постобработки.

Ведущим мировым производителем параметрических донных профилографов является немецкая компания Innomar. Параметрическая акустика этих инструментов дает хорошее проникновение (до 200 м в зависимости от модели и условий окружающей среды) в морское дно на низких частотах и гарантирует превосходное пространственное разрешение за счет передачи коротких сфокусированных звуковых импульсов при высоких скоростях пингования (до 50 и более раз в секунду). Центральную частоту и ширину полосы (длительность импульса) можно регулировать в широком диапазоне в зависимости от применения, используя программное обеспечение для управления и сбора данных. Для глубоководных приложений доступны chirp сигналы (или ЛЧМ - линейная частотная модуляция сигнала - при которой частота несущего сигнала изменяется по линейному закону).

Применение

• Геологические и геофизические изыскания: профилографы позволяют классифицировать следующие типы донных осадков: илы, глины, пески и скальные породы;
• Исследование отложений для дноуглубительных проектов;
• Линейные изыскания для проектирования трубопроводов и прокладки кабелей;
• Поиск полезных ископаемых;
• Съемки гаваней, шлюзов, береговых зон на малых глубинах и ультрамелкой воде;
• Поиск объектов, таких как затонувшие суда, трубопроводы, морские кабели, навигационные препятствия, валуны;
• Археологические обследования затонувших кораблей, исторических зданий и поселений;
• Визуализация толщи воды / мониторинг просачивания газов.

Параметрические донные профилографы Innomar можно разделить на следующие четыре группы:

1. Мелководные донные профилографы

Innomar предлагает 4 модели профилографов для работы на мелкой воде (с диапазоном глубин до 500 метров). Уникальной особенностью всех этих моделей является возможность работы на чрезвычайно мелкой воде (при глубинах меньше одного метра).

Smart	Compact	Light	Standard

Ниже приведена сравнительная таблица основных характеристик мелководных профилографов: 

2. Глубоководные донные профилографы

 Innomar предлагает 4 глубоководные модели профилографов для работы на глубинах с диапазоном от 2000 м до 11000 метров.

Medium-100	Medium-70	Deep-36	Deep-15

Ниже приведена сравнительная таблица основных рабочих характеристик глубоководных профилографов:

3. Мультитрансдьюсерные донные профилографы

Innomar также предлагает две модели донных профилографов, которые оснащены более чем одним трансдьюсером, что позволяет легко получать данные с высокой плотностью точек для 3D-визуализации. Эти системы могут быть установлены на судах или автономных платформах.

Quattro	Sixpack

Ниже приведена сравнительная таблица основных рабочих характеристик мультитрансдьюсерных профилографов:

4. Донные профилографы, интегрируемые в беспилотные аппараты

Компания Innomar предлагает несколько моделей донных профилографов, которые специально разработаны для интеграции с дистанционно управляемыми или автономными подводными и надводными платформами, такими как USV (дистанционно управляемое надводное судно), ASV (автономно управляемое надводное судно), ROV (дистанционно управляемый подводный аппарат), AUV (автономный подводный аппарат) или дистанционно управляемая или автономно управляемая подводная гусеничная платформа. 

Smart	Standard-USV	Medium-USV	Standard-ROV

Ниже приведена сравнительная таблица основных рабочих характеристик донных профилографов, интегрируемых в беспилотные аппараты:

* - где:
H - качка, R - поперечный крен, P - продольный крен.

5.Беспилотный надводный аппарат Calypso, оснащенный донным профилографом Smart

Компания Innomar совместно с компанией dotOcean адаптировала технологию управления беспилотных судов на базе надувной резиновой лодки Calypso компании dotOcean для выполнения донного профилирования с помощью донных профилографом Innomar.

USV-Calypso-SBP