多波束测深是水声技术、计算机技术、导航定位技术和数字化传感器技术等多种技术的高度集成。

简介

工作原理

组成部分

简介

同时获得数十个相邻窄波束的回声测深系统。测深时，载有多波束测深系统的船，每发射一个声脉冲，不仅可以获得船下方的垂直深度，而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备（换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等）和回声处理设备（计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等）两大部分组成。

测深系统的换能器基阵，由发射声信号的发射器和接收海底反射回声信号的水听器组成。发射器发出一个扇形波束，其面垂直于航迹，一般开角为 60°～120°，航迹方向的开角约为3°～5°（图a）。水听器接收海底回波信号，经延时和相加，形成几十个相邻的波束。航迹方向的波束开角一般为10°～30°,垂直于航迹的开角为3°～5°（图b）。组合发射和接收波束可得到几十个窄的测深波束（图c）。换能器基阵可以直接装在船底或在双体船上拖曳。为了保证测量精度，必须消除船在航行时纵横摇摆的影响，一般采用伺服机构校正或由计算机处理。

测深系统的回声处理设备较多。计算机可按预先给定的程序对各种数据和参数在船上实时处理；数字磁带机按规定的格式记录时间、导航数据、罗经航向、纵横摇摆以及各波束测得的水深和相对于船的横向距离等有关数据，以便后期处理；数字打印机可根据需要对所有记录数据进行监控；显示器对系统的模拟输出进行监视，直观显示横向深度剖面（海底轮廓线图）；数字绘图机沿校正过的航迹标绘出等深线图，实时判读海底地貌的轮廓。

多波束测深系统同单个宽波束的回声测深仪相比，具有横向覆盖范围大（为深度的几倍），波束窄（约为3°～5°），效率高等优点。适用于海上工程施工区和重要航道的较大面积的精确测量，也可以用于精确测定航行障碍物的位置、深度。它能绘出海底三维图形，消除了使用侧扫声呐时判读的困难。有的系统还可在冰覆盖区使用。

20世纪60年代初开始，相继研制了几种类型的多波束测深系统，最大工作深度200～12000米，横向覆盖宽度可达深度的 3倍以上。多波束测深系统同综合卫星定位系统配合，由计算机实时处理标绘等深线图，是70年代末以来海道测量工作的一个突破。

工作原理

其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收，通过各种传感器（卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等）对各个波束测点的空间位置归算，从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据（如图1）。

组成部分

典型多波束系统应包括3个子系统（如图2）：

①多波束声学子系统包括多波束发射接收换能器阵和多波束信号控制处理电子柜；

②波束空间位置传感器子系统包括电罗经等运动传感器、DGPS差分卫星定位系统和SVP声速剖面仪；

③数据采集、处理子系统(包括多波束实时采集、后处理计算机及相关软件和数据显示、输出、储存设备) 。

1. 通常按照测量量程可以分为：

浅水多波束（1－500），中水多波束（5－2000），深水多波束（5－5000以深）

2. 按照工作原理可以分为：

条带多波束和相涉多波束。

目前国内尚未有商用化的国产系统，国外的产品场地主要有德国、美国、挪威、丹麦、英国等。