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测量仪器

测量仪器

作者: onepedalo | 来源:发表于2018-07-24 22:08 被阅读0次

    海洋测绘仪器:

    单波束测深仪——单频测深仪、双频测深仪、多通道测深仪

    高度计

    多波束测深系统——Teledyne Reson公司Seabat 7150深水多波束测深仪、Teledyne Reson公司Seabat 7160多波束测深系统、Odom公司MB1多波束测深仪、WASSP公司

    三维姿态传感器&罗经

    GPS

    遥控测量船

    船载陆地水下立体测量系统

    测量软件

    潮位仪

    激光扫描仪

    Odom公司MB1多波束测深仪

    MB1扫宽高达120°,海底检测采用相位和振幅方法,最大测深100m。水柱数据和海底数据通过控制软件采集。RTA接线盒为新型改良的实时装置,将测量系统中的各个传感器时间同步校准到0.1ms,此外这款新的RTA接线盒可以选配集成的GPS艏向系统。水下探头采用钛合金和塑料钢材质,可以保证在恶劣的海洋环境下也能数年使用。水下探头配有Teledyne

    Impulse Titan®水密接头,在野外可以实现快速的可靠连接,实现数据传输和系统供电。

    主要技术参数:频率 

    (KHz) :用户设定,

    160–220kHz可选距离分辨率 :3.6 cm

    脉冲宽度 :用户可选,

    AD转换:24位最大Ping率 :30 Hz

    波束数量:10 –

    512 可选扫宽:10° –

    120°  可选波束间距:0.23° –

    12°  可选最大测深范围:100m

    最大耐压深度:200m

    海底检测方法:振幅和相位数据输出 :水深, 水柱散射, 小片区域, 侧扫,   实时不确定采集探头尺寸:L-0.267m ,W-0.152m, H-0.146m

    空气中重量:10.2kg(探头)

    船上用的多的两种

    SeaBat 7150系统具有双频设计的集成模块,高分辨率和良好的系统扩展性。系统配置了两个工作频率12kHz 和 24kHz 能适应浅水的高分辨率扫侧,也能应用于深水。模块上通过增加阵列的模块来提高了系统的分辨率。

    SeaBat 7150系统增加了高信号密度环境下的接收波束,自动操作模式,发射和接收波束聚焦,等角和等距波束,横摇和纵摇稳定。

    SeaBat 7150 由高性能的声纳处理器 7-P 控制,运用 FPGA 技术实现专业数据和信号的处理。7-P 的应用软件具有 Windows 用户界面,实现系统配置、控制、数据输出、存储和系统检测等功能。另外,数据采集软件也可以在 7-P 上运行。

    仪器特点:

    • 灵活的配置,能在多数船上安装

    • 带横摇,纵摇稳定,保证了深水高效测量

    • 高分辨率和宽覆盖面积

    • 等间距的足印提高了扫侧效率

    主要技术参数:

    工作频率12kHz 或24kHz (双频可选)

    波速数量最多可达880个接收波束

    波束间距等足印间距和等距离

    扫幅角度150°

    发射和接收波束多种选择配置

    更新率取决于测距,最大15HZ

    姿态补偿纵摇: ±10°

    横摇: ±15°

    偏角: ±5°

    Seabat7160 换能器阵包括一个线性接收阵和发射阵,接收和发射阵支架安装。T型阵列构成紧凑的高分辨率声纳,可以便携式或船体安装。系统发射器具有纵摇稳定,接收器具有横摇补偿。高分辨率、高性能,高密度波束,是大陆架测量的利器。

    主要技术参数:

    工作频率:44kHz

    测深范围:3~3000米

    开角:150°

    波束数:512(等距)

    波束角:2.0°x 1.5°

    脉宽:160µs~10ms(CW),160µs~20ms

    最大Ping率:50Hz

    测深分辨率:2.4cm~7.2cm

    换能器重量:76kg

    Reson SeaBat  7125多波束测深系统是丹麦Reson公司应用于500米以内测深的浅水型双频高分辨率多波束系统,工作频率为2 0 0/4 0 0K Hz双频可选,分辨率为6 m m,扫宽为140°(165°可选),扫测波束数量为256/512个(等角或等距波束)。该系统换能器采用T型设计,安装方便简单,既能固定安装于船底,也能临时性地安装在船舶侧舷,或与ROV和AUV集成固定安装。

    1功能特性

    ①采用了动态聚焦和窄波束声学技术;②具有横摇稳定性和底跟踪技术;③多种灵活测量模式(F P 2/F P3功能模块)扩展可选;④单主机、双换能器配置扩展可选;⑤覆盖扫宽可调、波束密度可调;⑥自动导航测量和数据质量实时监控;⑦内置系统环境测试模块,实时监控系统单元的工作状态;⑧在线实时输出高分辨率三维水深和侧扫声呐数据。

    2系统组成

    Reson SeaBat

    7125多波束由基本系统、辅助设备、数据实时采集处理系统和数据后处理软件包四部分组成。

    系统安装及调试

    1建立测量船坐标系统

    建立测船坐标系的主要目的是建立一个数学模型,将各子系统的测量数据统一到这个数学模型里进行综合修正。在多年测量实践中总结出两个位置比较适合作为坐标系参考原点:一是换能器安装杆与水线的交点,二是姿态传感器的中心位置,这两点都比较便于量取各仪器参数。确定船体坐标系后量取换能器、姿态传感器、GPS天线在船体坐标系统中的位置参数建立船配文件,用于数据的后处理。

    2安装多波束换能器

    多波束数据精度与换能器安装有着直接的关系,需考虑噪音和振动因素,目前常用的安装方法有侧舷安装与船底安装,在固定使用的船舶上最好船底安装,可以有效减少噪音、振动对换能器的影响,从而提高测深数据质量。临时使用船舶多采用侧舷安装,需注意:①必须装在船上牢固且相对固定部位;②远离噪音源;③安装杆要在靠近水线的位置设置固定点;④换能器要尽量超过船底;⑤要进行标定测试。

    3安装姿态传感器

    姿态传感器能够改正或消除由于船体的横摇、纵摇、艏向、升沉引起的测量误差从而提高测量精度,姿态传感器的安装点需避免振动及碰撞,通常安装在船舶重心且稳固位置,如果重心位置没有合适安装空间,则尽可能选择靠近换能器的位置,这样能更为准确的反应换能器的姿态变化。

    4安装GPS

    GPS在多波束系统中主要有三个功能,一是采集、记录精确的坐标,并将该信息输入系统的其它设备;二是提供导航;三是输出ZDA与1PPS,通过同步脉冲将多波束处理单元时间与GPS时间同步从而消除GPS时延。因此GPS应安装在船舶较高且稳固的位置,避免障碍物或船舶无线电设备的干扰,才能获得高精度的坐标信息。

    5系统调试

    Reson SeaBat7125多波束系统通常配备Qi n sy数据采集主机,系统安装及设备连接完成后需要在Qinsy采集软件中定义系统(系统包括换能器、姿态传感器和GPS等)。选择与接入采集主机中测量设备相对应的驱动程序后,再设置接入的端口及波特率等参数即可完成设置工作。

    海底管线探测应用

    1项目简介

    为了解海底管线铺设概况,掌握填埋区水深变化情况,某钢铁基地实施排海管道抛石海底多波束扫测,测量范围为排海管道两侧各40米范围,测量要求:1954北京坐标系,高斯投影,理论最低潮面,成图比例尺1:500。

    2系统标定

    本次测量时,均按照规范进行系统标定测试,标定顺序为定位延时、横摇偏差、纵摇偏差、艏向偏差,标定结果:纵摇Picth=-0.10°;横摇Roll=-2.05°;艏摇Yaw=-0.20°。

    采用单波束测量成果与标定成果互相比对,重合点水深最大互差为±0.2米,符合规范精度要求。

    3外业数据采集

    扫测计划线按平行中轴线的方向布设,测线间距采用2.5倍水深间距进行布设;扫测时,所有的多波束测线两端均延长100米,以使罗经充分稳定下来,保证测量数据的可靠性;实时采集GPS数据、多波束原始数据、iXSEA OCTA NS型光纤罗经运动传感器的罗经和三维涌浪数据、实时的水位数据及用SVP测定的声速数据;船速控制在多波束回波信号质量良好的状况,一般保持在6节以下。

    4内业数据处理

    内业数据处理采用Caris 软件的HIPS模块进行,主要对采集来的各传感器数据进行处理,及对水深数据设定合理的过滤参数,进而删除部分假信号,处理的顺序是:①对船姿(Pith、roll、heave、gyro)数据与水深数据、导航数据进行检查,筛选;②对水深数据进行声速(SVP)改正;③加入实时潮位;④对数据进行合并。

    在块模式(BSUSET)中对合并后的数据进行精细过滤,对两条相邻测线重叠的多余观测数据进行筛选,删除,保留高精度的水深数据,然后在Caris HIPS里把WGS84坐标XYZ格式文件输出,经由hypack测量软件由三参数转换至1954北京坐标,最终采用CASS软件成图。

    单波束数据采用HY PACK测量软件进行处理,主要删除假信号,进行水位改正,最后生成XYZ文件,并与多波束水深数据进行比较。

    本次测量主、检比对符合情况:共比对1 2 6 个重合点,最大互差为±0 . 3米,符合率为10

    0 %,符合规范要求[2] 。

    其它应用

    目前,Reson SeaBat 7125型多波束系统主要用于航道疏浚验收、海底碍航物扫测、水下考古、水文勘测、海底电缆铺设、海洋研究和环境检测业务等方面。

    SeaBat系列多波束系统是由丹麦Reson公司生产的,但是Reson公司还没有开发自己的数据处理和成图软件,通常采用国际上两大多波束软件公司的软件:加拿大Universal Systems Ltd.公司的Caris HIPS&Caris SIPS 软件和美国Coastal Oceanographics仪器公司基于微机平台HYPACK 系统的Hysweep 软件,其中多波束数据多为.XTF格式。.XTF数据格式是目前广泛使用的多波束数据通用格式之一,可保存声纳、航行、测深等多种类型的信息。

    Teledyne Technologies Inc.——Everywhere youlook

    Teledyne Instruments provides innovative measurements devices tomonitor critical manufacturing processes, improve productivity, facilitateenergy exploration and protect the environment.

    海鹰企业集团有限责任公司始建于1958年,是一家技术密集、科研生产一体化的国家高新技术企业,现隶属于中国船舶工业集团公司。CSSC(China State Shipbuilding Corporation)。多年来,企业以“科研+生产”模式,研制生产军用声纳及换能器产品。为海军提供了数千台装备,在我国远洋考察船、运载火箭、卫星等重大国防工程项目中作出积极贡献。企业走好“军民结合”之路,相继研发成功民用水声产 品、医用B型超声诊断仪及探头系列、纺织电子产品、压电陶瓷、传感器、电子变压器、测深仪等民品,塑造了具有较大影响的“海鹰”品牌。

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