Принцип работы эхолота

Введение

История рыбной ловли исчисляется тысячелетиями. Но каждый раз перед рыбаком стоят в сущности одни и те же задачи — как найти рыбу и как заставить ее схватить приманку. Эхолот (он же сонар) не может заставить рыбу сделать поклевку, но зато он в состоянии решить проблему поиска этой рыбы. Вы никогда не поймаете рыбу там где ее нет и эхолот компании Lowrance поможет вам сделать этот факт очевидным, в прямом смысле этого слова.

В конце 50-х годов Карл Лоуренс с сыновьями занялся дайвингом (diwing — подводное плавание), чтобы изучить привычки рыб, наблюдая за ними в их естественной среде. Эти исследования, поддержанные на федеральном уровне, показали, что во внутренних водоемах 90% рыб сосредоточены в 10% водного объема. При изменении внешних условий рыба перемещается в более удобные для себя места. Подводные исследования Лорансов также показали, что для рыбы большое значение имеют: подводная структура (затопленные деревья, водоросли, скалы, затонувшие предметы), температура, течения, солнечное освещение и ветер. Эти и ряд других факторов влияют также и на расположение пищи для них (мальков, водорослей, планктона). Все вместе эти факторы создают условия для частого перемещения рыбных популяций.

В то время как семья Лоуренсов занималась изучением подводного мира, другие энтузиасты рыбной ловли начали осваивать эхолоты, которые были построены на вакуумных электронных лампах, были, соответственно, очень громоздкими, неудобными и не очень долго работали от больших автомобильных аккумуляторов. Эти эхолоты вполне удовлетворительно показывали линию дна и большие скопления рыбы, но они еще не могли находить отдельно плывущих рыб. И тогда Лорансы поставили перед собой задачу создать компактный, работающий от небольших батарей эхолот, который мог бы видеть в воде каждую рыбку. За этим решением последовали годы исследований, разработок, годы борьбы и просто тяжелого труда, чтобы в результате появился тот привычный нам эхолот, который навсегда изменил мир рыбной ловли.

Началом новой индустрии можно считать 1957 год, когда на рынок спортивной рыбной ловли был выпущен первый эхолот на полупроводниковых элементах. В 1959 году фирма Lowrance предложила «Маленький зеленый ящик» («The Little Green Box»), который быстро стал самым популярным эхолотом в мире. Полностью построенный на транзисторах, он стал первым успешным эхолотом для спортивной ловли, производился вплоть до 1984 года и за эти годы его выпуск составил около 1 млн. штук.

С 1957 года был пройден очень длинный путь. От «Маленького зеленого ящика» до последних сонаров и спутниковых навигаторов, с которыми Lowrance остается лидером в мире спортивной рыбной ловли.

Принцип действия

Первоначально, во время Второй мировой войны, сонар (эхолот) создавался как средство для борьбы с вражескими подводными лодками. Потом он освоил мирную профессию, но принципиально его схема изменилась мало. Основными узлами сонара являются передатчик, преобразователь (излучательприемник), усилитель и экран.

Вкратце работу сонара можно описать так. Электрический импульс от передатчика превращается преобразователем (который в данный момент работает как излучатель) в звуковую волну, которая распространяется в водной среде. Когда звуковая волна встречает на своем пути какое-либо препятствие, то часть ее отражается и возвращается обратно к преобразователю, который теперь уже работает как приемникю

Преобразователь превращает отраженную звуковую волну в электрический импульс, который усиливается приемником и выводится на экран. Так как скорость звука в воде постоянна (примерно 1,5кмсек ), то, измеряя время между отправкой сигнала и возвращением отраженного эха, можно определить расстояние до найденного объекта. В течение одной секунды этот процесс повторяется много раз.

Наиболее часто используемая частота излучения — 192кГц, но также применяется и частота 50кГц. Хотя условно эти частоты лежат в звуковом диапазоне (точнее в ультразвуковом диапазоне) они не слышимы ни для человека, ни для рыбы, поэтому вы можете не беспокоиться, что ваш сонар распугает рыбу.

Как уже было сказано, эхолот отправляет и получает сигналы, а затем «распечатывает» эхосигнал на экране. Поскольку в одну секунду этот процесс повторяется многократно, то на экране появляется практически непрерывная линия, показывающая профиль дна под движущейся лодкой. Глубину до дна или, например, до плывущей рыбы, сонар легко расчитывает, исходя из известной скорости звука в воде и измеренного им времени прохождения сигнала до препятствия и обратно.

Характеристики сонаров

Чтобы считаться хорошим, эхолот должен иметь:

• передатчик большой мощности
• эффективный преобразователь
• чувствительный приемник
• экран с высоким разрешением и контрастностью

Это называется общим требованием к системе. Все части системы должны быть спроектированы для совместной работы при любых погодных условиях и при любых температурах.

Большая мощность передатчика гарантирует вам возможность получения нормального эхосигнала даже с больших глубин и при плохом состоянии воды. Еще она позволяет вам рассмотреть мелкие детали подводного мира, например, мальков или донную структуру.

Приемнику приходится работать с сигналами в очень широком диапазоне уровней. Он должен подавлять сигналы очень большой амплитуды во время работы передатчика и усиливать очень слабые электрические сигналы, которые возникают, когда возвращающийся эхосигнал достигает преобразователя. Он также должен обеспечивать четкую видимость на экране близкорасположенных целей, разделяя для этого электрические импульсы.

Экран должен иметь высокое разрешение, т. е. достаточное количество пикселей по вертикали, а также обладать высокой контрастностью, чтобы все детали на экране были видны четко и ясно. Это позволяет разглядеть на экране дугообразные эхосигналы от рыб и разные мелкие объекты, расположенные под водой.

Рабочая частота эхолотов

Большинство эхолотов компании Lowrance и фирмы Eagle работают сегодня на частоте 192кГц и лишь некоторые используют частоту 50кГц. Вкратце разницу между частотами 192кГц и 50кГц можно представить в следующей таблице:

192 kHz	50 kHz
мелководье узкий угол излучения лучшее разрешение и разделение объектов меньшая подверженность шумам	большие глубины широкий угол излучения меньшее разрешение больше шумовых помех

У каждой из этих частот есть свои плюсы и минусы, но для большинства случаев применения как в пресной так и соленой воде частота 192кГц дает лучшие результаты. На этой частоте лучше видны мелкие детали, с ней сонар лучше работает на мелководьи и в движении на скорости и, как правило, с ней на экране получается меньше «шума» и нежелательных эхосигналов. На частоте 192кГц достигается лучшее разрешение, т. е. если две рыбины находятся близко друг от друга, то на экране они в этом случае будут видны как два отдельных объекта, а не как одно пятно.

В то же время есть ситуации, когда лучше использовать частоту 50кГц. Так например, излучение сонара, работающего на частоте 50кГц (при тех же условиях и при той же мощности), способно проникать на большую глубину, чем излучение на частоте 192кГц. Это связано с различной способностью воды поглощать звуковую энергию, имеющую разные частоты. Коэффициент поглощения для более высоких частот больше, чем для низких. Поэтому частота 50кГц в основном используется в глубоководных морских условиях.

Угол расходимости звуковых волн при использовании частоты 50кГц больше, чем у излучателей, работающих на частоте 192кГц. Широкий угол обзора очень полезен при движении судна на мелководьи, зобилующем большим количеством подводных скал и рифов.