Принцип работы эхолота

Что такое эхолот: принципы работы, выбор и использование

Назначение эхолота

Эхолот позволяет постоянно мониторить толщу воды под судном, тем самым отслеживая перепады рельефа дна. Постоянный мониторинг (отправка и прием отраженных от объектов и дна импульсов) помогает профессионалам и любителям рыбной ловли обнаружить цели — рыбу — по изображению, выводимому на экран. При этом опытный пользователь эхолота может найти рыбу и по косвенным признакам, а не только по четкому изображению рыбы на экране эхолота.

Как работает эхолот

Частота отправки импульсов

Эхолот посылает импульсы с определенной частотой. Как правило, производители устройств подобного типа используют следующие частоты: 192/200 кГц, 50 кГц, 83 кГц, 455 кГц и 800 кГц. Все обозначенные частоты отправки импульсов датчиком эхолота имеют как преимущества, так и недостатки. Поэтому при выборе устройства необходимо учитывать те специфические условия, в которых вы планируется использовать эхолот.

Первая, вторая и третья из перечисленных частот применяются наиболее часто. Их отличие состоит в следующем:

Две относительно новые частоты — 455 кГц и 800 кГц. Первая работает на большей глубине, чем 800 кГц. Однако вторая отличается более высоким качеством прорисовки деталей структуры дна. 800 кГц лучше всего использовать при глубине 18 метров и меньше, хотя на большой скорости она подойдет и для исследования более глубоких вод: поскольку импульсов посылается больше, изображение получится более детальным, чем при использовании трансдьюсеров с другими частотами.В линейке эхолотов Lowrance можно найти приборы, подходящие для решения практически любых задач.

Принципы работы эхолота

Отправленный датчиком эхолота импульс отражается от различных объектов, которые встречает на своем пути, или дна. Это позволяет собрать информацию обо всем, что есть в толще воды: о количестве, размерах, плотности объектов, о структуре дна. Процессор дисплея обрабатывает полученную информацию, в результате чего на экран выводится движущееся графическое изображение. Поскольку сигналы посылаются и принимаются много раз в секунду, на экране рисуется непрерывная линия, обозначающая дно. Эхолоты Garmin, Raymarine, Hummingbird практически всегда оборудованы либо цветными, либо монохромными дисплеями различной величины

Составные части эхолота

Эхолот состоит из двух частей — трансдьюсера(датчика) и дисплея. Однако на рынке представлены множество моделей эхолокационных датчиков без монитора, поскольку многие современные модели многофункциональных дисплеев (МФД) поддерживают отображение данных, получаемых от трансдьюсера. .

Датчик-излучатель устанавливается на днище судна ниже ватерлинии и направляется на дно. Датчик посылает сигналы в сторону дна и принимает их после отражения от дна или других объектов, которые встретились на его пути. Данные от датчика обрабатываются и выводятся на специальный дисплей — входящий в комплект поставки или любой другой, совместимый с используемым трансдьюсером.

Как выбрать и купить эхолот

Компания Lowrance, один из ведущих производителей эхолотов, указывает на четыре компонента хорошего эхолота:

1. Мощный передатчик,
2. Эффективный трансдьюсер,
3. Чувствительный приемник,
4. Контрастный дисплей с высоким разрешением.

Все части системы должны подходить для совместного использования и для эксплуатации в любых погодных условиях, в том числе при очень высоких и низких температурах.

При покупке эхолота в первую очередь необходимо учитывать, как и где вы планируете его использовать. Про глубину воды мы уже упоминали, когда писали про частоты эхолота. Отметим лишь, что на рынке сейчас представлены и однолучевые, и двухлучевые эхолоты, которые используют две частоты отправки импульса. Второй вариант (эхолот Garmin Echo 201dv) подойдет тем, кто планирует рыбачить на разных глубинах, либо просто тем, кто хочет использовать преимущества обеих частот и нивелировать их недостатки.

На что еще стоит обратить внимание

Во-первых, необходимо определиться, в какое время года планируется использовать устройство. Существуют модели, которые по своим характеристикам идеально подойдут для любителей зимней рыбалки (например, Lowrance Elite-4 HDI Ice Machine), и, наоборот, модели, которые не предназначены для использования зимой (Lowrance Elite-3x All-Season Pack).

Во-вторых, стоит обратить внимание на оснащенность эхолота дополнительными функциями и возможностями, не используемыми, как правило, в стандартных конфигурациях. К таким параметрам относятся например, возможность измерения температуры воды, определения плотности дна, передача данных по wi-fi (эхолот Raymarine Wi-Fish DV) и другие продвинуты функции.

Также, прежде чем купить эхолот, будет не лишним проверить сертификацию оборудования по стандартам РМРС и РРР.

Как пользоваться эхолотом

Эхолотом называют оборудование, с помощью которого можно определить местоположение рыбы в водоеме. Прибор избавляет рыбака от частого заброса приманок, длительного исследования глубин, и дает возможность увеличить улов.

Начинающие рыболовы часто не знают, как пользоваться эхолотом, но навык приходит с практикой. Главное — соблюдать технику безопасности.

Принцип работы эхолота

Рыбаки, которые привыкли полагаться на свои навыки, могут не понимать, для чего нужен эхолот. Он требуется, когда нужно быстро найти рыбу, а площадь водоема большая. Настраивать модели легко, расшифровка изображения не потребует специальных знаний.

Если заводские настройки установлены в правильном режиме, прибор способен показать четкую картинку. Лучше сразу поехать на пруд и посмотреть, как он работает. Нужно просто включить его на месте, а потом выключить после рыбалки.

Эхолот выполняет следующие функции:

1. Определение расстояния до дна, его рельефа. С его помощью можно искать рыбу, ее стаи. Ловля с эхолотом позволяет увеличить добычу рыбы.
2. В зависимости от компании-производителя устройство может иметь и другие опции.

Прибор состоит из 2 блоков. Первый представляет собой экран. Он имеет микрокомпьютер, обрабатывающий поступающие данные. Второй блок является датчиком, настроенным на восприятие информации.

Помимо таких главных характеристик, как частота работы устройства и количество лучей, которые определяют класс прибора, при выборе стоит обратить внимание на дисплей и его качество. Чем разрешение этого узла выше, тем точнее будут данные, которые увидит рыбак.

Схема работы такая:

• Передатчик испускает электрический импульс. В преобразователе происходит его изменение в звуковую волну, которая передается в воду.
• Когда она достигает расположенного в толще воды или на дне объекта, она отражается. После этого она возвращается в преобразователь, здесь происходит ее трансформация в электрический сигнал. Он усиливается приемником и отправляется на дисплей.
• Звук в воде распространяется с постоянной скоростью, поэтому можно измерить временной интервал между отправкой сигнала и моментом получения эха. Так определяется расстояние до объекта.
• Эхолот отправляет волну несколько раз в секунду, приходящий сигнал формирует картинку, которая постоянно меняется. Устройство покажет не только рыбу, но и коряги, скопление водорослей и другие предметы на дне или в водной толще.

Приборы работают с разной длиной волны. Чаще всего это 192 кГц, но компании выпускают устройства, рассчитанные и на 50 кГц. Хотя эти частоты относят к диапазону звуковых, они не слышны ни людям, ни обитателям глубин. Поэтому рыбаки могут быть уверены в том, что работающие модули не пугают рыбу.

Прибор используется как стационарно, прикрепленным к лодке, так и с временным креплением.

Правильная настройка прибора

Не все понимают принцип работы эхолота. В его основе лежит взаимодействие микрофона и таймера, к которым добавлен громкоговоритель. В большинстве приборов первая и вторая части объединены в 1 корпус, это повышает удобство использования.

Чтобы наиболее эффективно использовать эхолот, рыбак должен его правильно настроить. Для этого стоит выполнить следующие действия:

1. Заводские настройки сохраняются в памяти, поэтому их можно менять, экспериментируя.
2. Рыбак может заранее определить, на какой глубине он будет ловить рыбу, а потом вручную задать показатель.
3. Повысить уровень чувствительности, довести его до 75%. Параметр настраивают в соответствии с обстоятельствами, в которых планируется ловля рыбы.
4. Изменить настройки экрана, добившись максимальной резкости.
5. Отрегулировать дополнительные параметры, такие как уменьшение шума, очистка изображения и др., с помощью которых можно повысить четкость картинки.

Стоит обратить внимание на батареи. Рыбакам приходится покупать блок питания отдельно, так как он часто не входит в комплект. В заводской комплектации он есть только на дорогих моделях.

Аккумулятор можно купить небольшой, не нужен мощный. Это устройство требует для работы мало энергии, оно функционирует в течение 4−7 ампер-часов 2 дня.

Как искать рыбу?

В инструкции для эхолота не пишут, как с его помощью ловить рыбу. Те рыболовы, которые думают о покупке устройства, должны заранее узнать о способах его использования.

Рыбалка «с рельефа» является одним из наиболее распространенных способов использования эхолота. В его основе лежит поиск необычного рельефа дна. Это свалы, донные ямы.

Прибор показывает и перепады глубин. Хищную рыбу привлекают такие места, ведь она сидит в них в засаде. Сюда же стекается кормовая рыба, которая интересует хищников.

Можно ловить рыбу с прибрежного свала, это наиболее простой способ поймать ее с помощью эхолота «с рельефа». Свалы есть на любом водохранилище, а прибрежный — достаточно протяженный участок. Чтобы определить направление падения, рекомендуется сделать замеры в нескольких местах.

Затем делают постановку, существует 3 способа. Это не только на свал или мель, но и глубину. На практике можно использовать любой вариант. Когда область будет исследована, следует двигаться по свалу дальше. Если нет поклевок в одном месте, это не значит, что результат указывает на некорректность действий рыбака.

Другие способы ловли с использованием эхолота похожи. Часто рыбу ловят «из-под бели». С помощью устройства можно найти косяки кормовых рыб, такие объекты привлекают хищных обитателей глубин.

Используя этот способ, рыбаки захватывают самые большие трофеи. Это крупные щуки, окуни и судаки. Тактику хорошо применять осенью, когда кормовая рыба перемещается по водоему большими стаями, уходя на более глубокие участки водохранилища.

Информация на экране

Поиск рыбы эхолотом отличается эффективностью, но работа с изображением на экране должна основываться на информации том, сколько лучей имеется у устройства. Если 1, то картинка будет плоской, и движение объектов будет показано линией. Подъем рыбы к приманке покажет дугу.

Устройство с 2 лучами формирует на экране более четкое изображение, а трехлучевой эхолот показывает на экране положение объектов в пространстве. Многолучевые модели показывают трехмерное изображение.

Четко видна рыба — объект на экране эхолота с карплоттером, который объединил навигатор с эхолокацией.

Эффективное использование прибора

Чаще всего прибор устанавливают на лодке, но допустима работа устройства, когда пользователь находится на берегу. Во всех случаях должна быть выполнена настройка эхолота в зависимости от условий лова. Он полезен при ловле на донку, но подходит и для случаев, когда рыбу невозможно обнаружить.

С лодки

При креплении на дно преобразователь помещают на пол судна, следя за тем, чтобы не было прослойки воздуха. Если скорость лодки большая, устройство устанавливают сзади.

С берега

Чаще всего эхолот крепят на лодку, но его можно использовать и на берегу. Прибор помещают в воду, забрасывая недалеко, а потом принимают сигнал на смартфон.

Выбирая устройство в магазине, необходимо сразу сообщать, что оно требуется для ловли рыбы с берега, тогда будет предоставлена нужная модель.

Особенности эксплуатации в зимний период

Приступая к зимней рыбалке, рыбак должен учитывать следующие особенности использования эхолота в течение этого периода:

1. Необходимо защитить устройство и аккумулятор от холода. Без защитного кожуха его можно эксплуатировать при температуре до -10°C, а для работы в мороз потребуется закрыть его утеплителем или сделать коробку из пенопласта.
2. Есть 2 метода использования эхолота зимой: датчик опускают в лунку или вмораживают в лед. Но оба варианта могут создать трудности при попытке сменить место ловли.
3. Использование автоматического режима распознавания рыбы зимой неэффективно.
4. Невозможно определить рельеф дна, поскольку устройство стоит в одном месте, и это не позволяет исследовать большую поверхность.

Зимой аккумулятор садится быстрее, поэтому стоит взять с собой запасной. Небольшие озера можно исследовать однолучевым аппаратом, а для больших глубин потребуется четырехлучевой эхолот.

Техника безопасности при работе с эхолотом

Эхолоты работают в соответствии с промышленными стандартами, но на эффективность оказывает то, насколько правильно была выполнена установка.

Экран и кабели прибора располагают на расстоянии 1 м от любого другого оборудования, которое способно излучать радиоволны. От радара, установленного на судне, до эхолота должно быть не менее 2 м. Силовые кабели всех установок прокладывают на расстоянии друг от друга.

Эхолот работает без сбоев, если используется заводской кабель. При монтаже оборудования запрещено снимать разъемы, нельзя разрезать кабель, идущий от излучателя. Используя устройство, необходимо соблюдать общие требования безопасности, которые приняты в отношении приборов.

Принцип работы эхолота

В настоящее время наиболее совершенными средствами измерения глубин являются эхолоты, которые обеспечивают полную автоматизацию промеров. Определение глубин с помощью эхолотов основано на измерении промежутка времени между моментом посылки ультразвукового сигнала по направлению ко дну и моментом возвращения отраженного от дна эхо-сигнала. По физической природе звук (ультразвук) представляет собой механические колебания частиц упругой среды, источником которых является помещенное в водную среду колеблющееся твердое тело. Колеблясь, источник звука вызывает периодическое сжатие и растяжение прилегающих слоев. Благодаря взаимодействию соседних элементов среды, упругие деформации передаются от одного участка к другому. В результате в водной среде образуются области сгущений и разряжений, которые последовательно удаляются от источника колебаний. Этот процесс называется распространением акустической волны.

Прием и излучение ультразвуковых сигналов у эхолотов производится акустическими антеннами. Основной частью ультразвуковых антенн являются электроакустические преобразователи (вибраторы), в которых происходит преобразование электрической энергии в механическую и наоборот. Поверхность вибратора находится в соприкосновении с водной средой. В режиме излучения сигнала под действием переменного магнитного или электрического поля поверхность вибратора приходит в состояние колебания, передаваемого водной среде. В режиме приема поверхность вибратора под действием отраженной звуковой волны начинает совершать механические колебания, преобразуемые в электрический сигнал. В настоящее время применяются акустические преобразователи, обладающие магнитострикционным или пьезоэлектрическим эффектом.

Явление изменения линейных размеров ферромагнитных тел (железо, никель, кобальт) при изменении напряженности пронизывающего их магнитного поля или изменение магнитного состояния этих тел вследствие их деформации под действием механических сил называется магнитострикцией.

Прямым магнитострикционным эффектом называется явление изменения линейных размеров ферромагнетиков при помещении их в переменное магнитное поле. Прямой эффект используется в передающих антеннах.

Изменение напряженности магнитного поля, создаваемого поляризованным (намагниченным) ферромагнетиком вследствие изменения его линейных размеров под действием внешних сил, называется обратным магнитострикционным эффектом. Обратный эффект используется в приемных антеннах.

Конструктивно магнитострикционный преобразователь представляет собой пакет никелевых пластин, который охватывает катушка (обмотка). В передающих антеннах для создания переменного магнитного поля в пакете пластин через катушку пропускают переменный ток. Находясь в переменном магнитном поле, предварительно намагниченные пластины изменяют свою длину с той же частотой, с которой меняется магнитное поле. Механические колебания вибратора передаются водной среде, что приводит к излучению ультразвукового сигнала.

В приемных антеннах с обмотки снимают электрический сигнал, наводимый переменным магнитным полем, возникающим при деформациях пакета пластин. Отразившийся от дна ультразвуковой сигнал воздействует на предварительно намагниченный пакет никелевых пластин и изменяет его продольные размеры. В результате механических колебаний вибратора возникает магнитное поле, которое наводит электрический импульс в охватывающей пакет обмотке.

Пакет вибратора-излучателя и вибратора-приемника располагают в одном водонепроницаемом корпусе – обтекателе забортного устройства. Забортное устройство снабжено приспособлением для крепления его к борту судна при выполнении промеров глубин. При этом обтекатель забортного устройства устанавливают параллельно поверхности воды. Его нижняя плоскость должна быть заглублена не менее чем на 0,3 м.

Действие пьезоэлектрических преобразователей основано на пьезоэффекте, которым обладают некоторые естественные и искусственные кристаллы. В настоящее время в качестве пьезоэлектрического материала используется керамика титаната бария или цирконата титаната свинца.

Прямым пьезоэлектрическим эффектом называется явление, состоящее в том, что при деформациях сжатия или растяжения поляризованного кристалла, на его поверхности появляются электрические заряды. Этот эффект используется в вибраторах-приемниках.

Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в том, что кристалл, помещенный в электрическое поле, будет изменять свои линейные размеры с частотой изменения электрического поля. Это свойство используется в излучающих антеннах.

Поскольку пьезоэлектрические преобразователи обычно обладают и прямым и обратным пьезоэффектом, то у многих эхолотов для излучения и приема ультразвука используется одна и та же антенна.

Принцип определения глубины с помощью эхолота заключается в измерении промежутка времени Dt между посылкой ультразвукового импульса и приходом отраженного от дна эхо-сигнала. Считая скорость распространения ультразвука в воде C постоянной, глубина h определится по формуле: . При температуре воды 15°C скорость распространения ультразвука составляет ≈1465 м/с.

Структурная схема эхолота представлена на рис. 20. Блок управления БУ предназначен для включения, настройки, регулировки эхолота и контроля за его работой.

Рис. 20. Структурная схема эхолота

Блок питания БП служит для преобразования постоянного тока источника питания ИП (аккумулятор или судовая сеть) в переменный ток с последующим его выпрямлением в постоянные токи различных напряжений для питания электрических цепей эхолота.

Генератор Г вырабатывает электрические импульсы заданной частоты и подает их на электроакустический преобразователь (вибратор-излучатель ВИ), который излучает ультразвуковой сигнал в водную среду.

Отраженный от дна эхо-сигнал поступает на вибратор-приемник ВП, где преобразуется в электрический сигнал, который после усиления в усилителе У поступает на индикатор И. Индикатор И принимает сигналы, фиксирует их и управляет посылкой следующих импульсов генератором.

По способу определения промежутка времени эхолоты подразделяются на приборы с электромеханической разверткой времени и с электронной разверткой времени. Существуют также комбинированные эхолоты, использующие оба принципа развертки времени.

Электромеханическая развертка времени реализуется в электромеханических самописцах. Электронная – в цифровых указателях глубин, использующих либо цифровой индикатор, либо электронный самописец (жидкокристаллический дисплей) с блоком памяти, либо их комбинацию.