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要么看不见，看见的就比实际的大很多！
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另一种型号的声呐（C3D)
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形态
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设 备 释 放
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设备拖曳
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探测结果
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立体声呐探测结果
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探测结果
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•地形影响
L1<L2
声呐发射的角能量（发射 能量/垂直发射角）是不变 的
Ar2
< Ar1
L1
L2 凸起后面，声波受到遮蔽没有声波 探测到海底，也就没有发射波——反射阴影
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3、图谱的识别
海底倾向的识别 海底凹坑的识别 海底凸起的识别 水中较大物体的判别 海面上特殊物质的判别
量程、覆盖及斜率校正 图谱的识别 地质现象的解译
地貌图的绘制
地质体性质的判定 地貌边界在平面图中的绘制
谢谢！
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量程
发射间隔 水体声速
覆盖 宽度
发射间隔 水体声速
拖体高度
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•拖体位置校正
调
DGPS天线
查
船
在声呐拖缆较短情况下，可通过缆线长 度、海流流向判定；水深较大，电缆长 度较长时，声呐拖体需要超短基线或长 基线定位。
DGPS定位位置：X、Y
声呐拖体
海底目标
L
•凸起高度计算 •凹坑深度计算 •水体中物体距海底高度计算
声呐拖体
运动方向
位置1
位置3
海底
井桩
•量程外强反射被接受问题
量程 T
T2
4pin
T1
3pin
2pin
1pin
4T
T2 3T
T1 2T
T
如何判定量程外强反射
1、存在的合理性 2、伴生反射是否存在 量程外现象是叠加在内正常反射现象上的。
•镜像问题
•多次反射和目标物之间的多次
目标物
水面 水底
•声呐分辨率问题
垂 直 波 束 角
覆盖宽度太小，探测效率低
具有较高的工作频率 （几十KHz——几千KHz）
水体相对均匀，对波的吸收也较少 频率高的波探测分辨率较高
防止泥面下地层回波的干扰
三、侧扫声呐图谱内容
直达波 海面线 海底线 海底反射
海面上物体 水体中物体 甚至近海底地层中的物体
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四、图谱的识别 2019/9/21
目的？ 12
一般具有两个换能器和水听器
提高探测效率
发射和接受具有较强的定向性
侧扫声呐 探测必须 T1 的
T
具有极小的水平波束角（0.5-1.5度）
提高探测分辨率
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声学设备波束角如何实现
形
成
“月明星稀”的效果，就好象只有一个窄波束了局
部
——实现了较小波束角的目的
强
振
幅
区
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具有较大的垂向波束角（32度左右）
如何做到？ 人工标注测线号、调查时间（测线开 始前、后标注），每个定标点号等 定标点
定标器（MARK盒）法 GPS
对应一致
记录图谱
定位计算机
定标器
输
出
距离
自 定标 动 定 标
时间 人工 定标 定标
闭塞信号
声呐或记录仪
自动保存测线名、点号、时 间、坐标
数据文件中，每一点都 有位置信息（软件都自 动完成了海底追踪，因 而做到了斜率校正。但 注意：在海底地形复杂 的海底，海底追踪不准， 所以位置信息存在误 差）。
h
T
m
XA
海面
最佳图谱 海底水体声声速V 阻抗
及B 地形因素海底
探测需求 为了实Y现、T不、反同射强位度 置处真实的声波反射强度对
比，声呐设备有两个重无法要在地的球上反表射述 波强度放大 调节旋钮gain和TVG，通过两者的配合使用， 使均匀通过海水体底声的速测声量和呐斜率图校像正转灰化为度距离一（m致）。
海底每个点的x、y、反射强度，标识于平面图上
Jiazhou Bay
探测实例 Qingdao
中沙礁
Yellow Sea
二、设备参数
一般具有两个换能器和水听器
发射和接受具有较强的定向性 具有极小的水平波束角（0.5-1.5度） 具有较大的垂向波束角（32度左右）
具有较高的工作频率（几十KHz——几千KHz）
KLEIN5000 拖体
一、设备构成
1、拖体 •换能器和水听器集合 2、主机 3、电缆 4、记录仪（双通道）
KLEIN3000 拖体
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声呐发射示意图
垂
直
波
束
水
角
平
波
束
角
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侧扫声呐的探测原理
Y Y
X
X
（X、Y、颜色）
Y （m）
侧扫声呐 探测海底 Y、X、反射波强度
T （声波传播时间）
声 呐 拖 体
海底探测技术
曹立华
第一章 绪论 第二章 定位导航技术 第三章 声波探测的基本原理 第四章 声学海底探测设备的组成及分类 第五章 单波束测深设备的组成及工作程序 第六章 侧扫声呐工作原理及探测资料分析 第七章 多波束测深系统的工作原理及数据处理分析 第八章 浅地层探测系统的工作原理及资料分析 第九章 综合探测的实施原则及水下声学定位系统 第十章 探测实例分析
五、侧扫声呐的工作方法和资料处理
工作目的确定 探测规范 测线布设 拖曳方式的选择 探测船速的控制
定位点间距的选 择
声速的确定
量程、覆盖及斜
率校正
图谱的识别 地质现象的解译 地貌图的绘制 报告的编写
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•工作目的确定
地质调查 物体寻找 特殊现象探查
难度小 难度最大
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4、被探测物体或地质体参数的判定分析
量程及斜率校正 拖体位置校正 凸起高度计算 凹坑深度计算 水体中物体距海底高度计算
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•量程及斜率校正 自发射到终止接受，声 波所能达到的最远距离
（T1×V水）/2
量程
计算出L的过程 称作斜率校正
T1
h
L1
L
声呐探测到海底的实际宽度称为覆盖宽度
测线方向
测线组数量
设计的依据：工作目的、海底情况、调查区形态等 设计的原则：准确、高效、易操作性等
测线间距
平行测线间的距离
设计原则：满足规程或实现目标要求，高效。
设计依据：规程或实现目标要求，设备情况、水深情况、水体混浊度等。
•拖曳方式的选择
调查船固 定安装
适应的环境 浅水
优点 安全
侧拖
浅水
安全
尾拖
航迹线：实现探测时，探测设备实际航行的探测轨迹。
测线一般为多条平行的直线，常被称 为一组测线。
一个测区可有多组方向不同的测线， 实现全区覆盖探测。
B001
A001
每条测线都有名字，根据其测线名应可识别出，测线所在的测线组，及 其组内名字，有的测线名还可包括任务代号、测区、航次数等。
测线布设的关键:
分辨率：能造成声波性质发生明显变化的最小物体（声阻抗与周围环境
的有明显的差异）尺寸。 影响分辨率的因素主要为：探测声波的频率。
可识辨率：在声呐探测显示设备上或模拟记录上（记录图谱），肉眼所
能分辨出的最小物体（声阻抗与周围环境的有明显的差异）尺寸。 主要影响因素：设备的分辨率、采样率，显示或记录设备的像素情况，甚至显示 桌面或记录图谱的大小等。
难度较大
•探测规范
地质调查 物体寻找
下达的技术要求 国家规范 行业规程
特殊现象探查
没有规范
•测线布设
测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），探测设备所需
要的航行探测路径。
计划测线：实现探测目的（一般为测区全覆盖探测），规划
的探测设备应航行的探测路径。
测线布设：完成计划测线过程 实际测线：探测时，探测设备所航行的探测路径。
如何做？
GPS
定位计算机
导航软件， 完成坐标系 转换及拖体 位置校准
定标器
声呐主机 W我G所S需84求经的纬 度坐坐标标保保留存在 于声声呐呐探记测录数 数字字记文录件中中
方式1
方式2
•声速的确定
计算获得海底声速
水温、盐度查表法
CTD计算法
SVP（声速剖面测量仪，实质 就是CTD计算法
一般以水体垂直声速的平均值为准，输入声呐设备中
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5、声呐图谱识别过程中应注意的问题
绕射波问题 量程外强反射被接受问题 镜像问题 多次反射和目标物之间的多次 声呐分辨率问题
分辨率 可识辨率
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•声呐探测波所形成的绕射现象
无论入射角度如何，声波 均沿入射波的路线反射回
去的现象－－声波的绕射 现象
侧扫声呐
通过向侧方发射声波来探知水体、海面 、海底（包括上部地层）声学结构和介
质性质的仪器设备。
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空气
振 幅
水体 地层
传播时间 t
t
前视声呐发展型号：
前视相干声呐影视资料
主要用于航行安全，水下工程为辅
前视声呐一种：
声学聚焦系统影视资料
主要用于航行安全，水下工程为辅
侧扫声呐主要用于地质调查 研究，可用于海底寻物
1、反射类型
强反射 弱反射 正常反射 反射阴影
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2、形成原因 2019/9/21
物质组成的影响 地形影响
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•物质组成的影响
海面
海水
声呐拖体
海底
沉积物
Ar RAi
R 2V 2 1V 1 2V 2 1V 1
发射的声波在到达海底前，穿过的 是水体。若水体均匀，无声阻抗界 面，则无反射波。
深水
信号好
缺点 噪音大 噪音大 安全性差
•探测船速的控制
调
来自百度文库
调查目的
查
船速越低，炮点密度越大，探测分辨率越高
船
船
一般正常调查船速4－6节
速
拖曳方式
固定安装的船速可较大，拖曳调查的船速较低（受制于拖缆强 度和入水深度），深水拖曳的船速最低。
•定位点间距的选择
主要指的是老设备，GPS信号未接入声呐。 根据调查比例尺，图上1cm，有一个定位点。 对于GPS定位信息可接入的声呐设备一般不做要求。