Ch¬ng 3: Ph¬ng ph¸p ®o s©u
Sù ph¸t triÓn cña ®o ®¹c ®Þa h×nh díi níc cã liªn quan chÆt chÏ víi viÖc hoµn thiÖn kh«ng ngõng cña ph¬ng ph¸p ®o s©u. Tríc khi m¸y ®o s©u håi ©m ra ®êi, viÖc ®o vÏ ®Þa h×nh díi níc chØ dùa vµo qu¶ däi ch× ®o s©u. Ph¬ng ph¸p ®o s©u nguyªn thuû nµy kh«ng nh÷ng ®é chÝnh x¸c rÊt thÊp, tèn c«ng tèn thêi gian mµ cßn cho hiÖu suÊt kh«ng cao v× chØ cã thÓ ®o s©u tõng ®iÓm khi con tµu ®øng yªn. Do ®ã, c¨n cø vµo t liÖu ®é s©u cã h¹n mµ qu¶ däi ch× ®o s©u ®o ®îc, kh«ng thÓ tiÕn hµnh ®o vÏ ®Þa h×nh díi níc vµ nghiªn cøu sù ph¸t triÓn cña h¶i d¬ng. M¸y ®o s©u håi ©m xuÊt hiÖn vµo nh÷ng n¨m 20 (cña thÕ kû 20) ®o s©u b»ng c¸ch ph¸t sãng ©m xuèng níc theo ph¬ng th¼ng ®øng vµ thu sãng ph¶n x¹ tõ ®¸y, dùa vµo thêi gian sãng ©m ®i vµ vÒ ®Ó tÝnh ®é s©u. Khi tµu ®o ®i trªn mÆt níc sÏ ®o ®îc mét ®êng ®é s©u liªn tôc, th«ng qua sù biÕn ®æi cña ®é s©u ®o ®îc cã thÓ x¸c ®Þnh ®Þa h×nh ®Þa m¹o cña ®¸y biÓn. Dïng m¸y ®o s©u håi ©m ®Ó ®o ®Þa h×nh díi níc lµ mét ph¬ng ph¸p ®o ®¹c th«ng dông nhÊt.
Nh÷ng n¨m 60, xuÊt hiÖn m¸y th¨m dß ®Þa m¹o ®¸y biÓn, nã ph¸t vÒ mét phÝa cña ®êng ®i cña tµu ®o( hoÆc c¶ 2 phÝa) nh÷ng chïm tia sãng nghiªng, ®Ó th¨m dß nh÷ng vËt chíng ng¹i hoÆc ®Þa m¹o díi níc vÒ mét phÝa ( hoÆc c¶ 2 phÝa) cña ®êng ®i cña tµu ®o trªn mét diÖn tÝch nhÊt ®Þnh. Dïng m¸y th¨m dß ®Þa m¹o ®¸y biÓn ®Ó ®o ®¹c cã thÓ nhËn ®îc b¶n ®å bÒ mÆt ®¸y níc gièng nh hiÖu qu¶ cña ph¬ng ph¸p chôp ¶nh hµng kh«ng, cã thÓ nhanh chãng x¸c ®Þnh vÞ trÝ kh¸i lîc vµ ®é cao kh¸i lîc cña chíng ng¹i vËt díi níc, ®Ó lµm c¬ së cho viÖc ®o chÝnh x¸c sau nµy. M¸y th¨m dß ®Þa m¹o ®¸y biÓn cã thÓ n©ng cao ®¸ng kÓ hiÖu suÊt c«ng t¸c ®o ®¹c ®Þa h×nh díi níc. Nhng, do nh÷ng nhîc ®iÓm cè h÷u cña nguyªn lý lµm viÖc, ®é ph©n gi¶i cña ®Þa h×nh díi níc ®o b»ng m¸y th¨m dß ®Þa m¹o ®¸y biÓn cßn cha ®îc cao.
Nh÷ng n¨m 70, xuÊt hiÖn hÖ thèng ®o s©u nhiÒu chïm tia sãng vµ hÖ thèng ®o s©u theo d¶i, nã cã thÓ cho ta cïng mét lóc ®é s©u cña mÊy chôc ®iÓm ®o trªn mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi ®êng ®i cña tµu ®o, hoÆc c¶ mét d¶i ®é s©u cã ®é réng nhÊt ®Þnh. Do ®ã, nã cã thÓ ®o ®îc mét c¸ch chÝnh x¸c vµ nhanh chãng kÝch thíc cña c¸c môc tiªu díi níc, sù thay ®æi ®é cao cña nã trªn mét ®é réng nhÊt ®Þnh däc theo ®êng ®i cña tµu ®o, tõ ®ã cã thÓ ®o vÏ mét c¸ch t¬ng ®èi tin cËy tr¹ng th¸i ®Þa m¹o díi níc.
Theo sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña c«ng t¸c khai th¸c h¶i d¬ng, trªn c¬ së cña m¸y ®o s©u håi ©m, ngêi ta tiÕp tôc ph¸t triÓn m¸y ®o s©u 2 tÇn sè, m¸y phÉu diÖn ®Þa tÇng n«ng, chóng cã thÓ cung cÊp ®êng cong phÉu diÖn cña c¸c líp vËt chÊt díi ®¸y theo ®êng ®i cña tµu ®o, hiÓn thÞ ®é dµy cña líp trÇm tÝch ®¸y biÓn, ®é s©u cña bÒ mÆt nham th¹ch, lµm chç dùa cho c¸c c«ng tr×nh ®¸y biÓn. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c¸c hÖ thèng ®o s©u ®é chÝnh x¸c cao, tù ®éng, ®a chøc n¨ng, díi d¹ng tæ hîp ®· xuÊt hiÖn rÊt nhiÒu. Mét sè hÖ thèng ®o s©u h¶i d¬ng kiÓu míi còng ®ang ®îc nghiªn cøu s¶n xuÊt, phèi hîp víi hÖ thèng ®Þnh vÞ trªn biÓn cã ®é chÝnh x¸c cao, hÖ thèng thµnh lËp b¶n ®å tù ®éng, tõ ®ã thùc hiÖn tù ®éng ho¸ c«ng t¸c ®o ®¹c, lµm cho c«ng t¸c ®o vÏ ®Þa h×nh díi níc ph¸t triÓn mét bíc quan träng.
Cßn cã mét ph¬ng ph¸p ®o ®¹c cã tiÒn ®å ph¸t triÓn réng më h¬n ®ã lµ hÖ thèng ®o s©u b»ng LASER. Nh÷ng chïm sãng laser cã thÓ ph¸t ®Õn kho¶ng c¸ch lín h¬n so víi nh÷ng nguån sãng th«ng thêng, tÝnh ®Þnh híng cña nã còng u viÖt h¬n nhòng chïm sãng ph¸t ra tõ c¸c m¸y th¨m dß b»ng sãng ©m. §é ph©n gi¶i cao cña chïm tia laser cho ta h×nh ¶nh chÝnh x¸c cña ®¸y biÓn, tõ ®ã cã thÓ ®iÒu tra tØ mØ ®Þa h×nh ®¸y biÓn vµ vËt chÊt ®¸y biÓn.
Ngoµi ra, Côc b¶n ®å quèc phßng Mü (DMA) n¨m 1990 nghiªn cøu chÕ t¹o mét hÖ thèng ®o s©u ®Æt trªn khoang phôc vô ®o ®¹c bê biÓn (ABS) bao gåm: mét m¸y ®o s©u laser, mét m¸y quÐt ®a phæ vµ mét m¸y phÉu diÖn ®iÖn tõ trong mäi ®iÒu kiÖn m«i trêng, tõ trªn m¸y bay, cã thÓ nhanh chãng ®o vÏ b¶n ®å ®é s©u däc theo bê biÓn. §é s©u ®o ®îc cña hÖ thèng nµy lµ 30 m, ®é chÝnh x¸c trong ph¹m vi 0.3m. Côc ®o ®¹c Cana®a nghiªn cøu chÕ t¹o hÖ thèng LARSEN: ®o ®é s©u b»ng m¸y quÐt ra®a laser, ®Æt trªn m¸y bay DC – 3, mçi giê cã thÓ ®o 70 000 ®iÓm ®é s©u, bao phñ mét vïng réng 70km2.
ë ®©y sÏ ®Ò cËp ®Õn nguyªn lý ®o, cÊu t¹o cña hÖ thèng vµ viÖc xö lý sè liÖu cña c¸c hÖ thèng thiÕt bÞ ®o s©u håi ©m ®ang ®îc dïng réng r·i trong c«ng t¸c ®o ®¹c ®Þa h×nh díi níc. Ngoµi ra, cßn giíi thiÖu ng¾n gän nguyªn lý c¬ b¶n cña ®o chôp díi níc vµ ®o s©u laser
3.1 Kü thuËt ®o s©u th«ng thêng
I. Nguyªn lý ®o ®¹c cña m¸y ®o s©u håi ©m
Nh h×nh vÏ 3-1 cho thÊy, m¸y ph¸t x¹ ®Æt ë phÝa díi tµu ®o, ph¸t ®i mét xung sãng ©m cã tÇn sè x¸c ®Þnh theo híng th¼ng ®øng xuèng níc, truyÒn xuèng ®¸y níc víi vËn tèc sãng ©m lµ C, råi ph¶n x¹ vÒ vµ ®îc m¸y thu nhËn thu nhËn sãng ©m ph¶n x¹. Ta quy thêi gian tÝnh tõ thêi ®iÓm ph¸t x¹ xung sãng ©m ®Õn khi nhËn ®îc sãng ©m ph¶n x¹ tõ ®¸y níc lµ t, th× kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ph¸t x¹ ®Õn ®¸y níc ( chÝnh lµ ®é s©u) H lµ:
H = (3-1)
Trong ®ã:
L: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ph¸t x¹ ®Õn ®iÓm tiÕp nhËn sãng ph¶n x¹ - cßn gäi lµ chiÒu dµi ®êng ®¸y.
H×nh 3-1: Nguyªn lý ®o ®¹c cña m¸y ®o s©u håi ©m.
Khi mµ ë n¬i cã ®é s©u lín, hoÆc lµ m¸y thu vµ ph¸t lµ mét, th× c«ng thøc trªn cã thÓ ®¬n gi¶n ho¸:
H= (3-2)
Trong ®ã:
C: vËn tèc sãng ©m trong níc. Nã phô thuéc vµo m«®un ®µn håi vµ mËt ®é cña m«i truêng níc, 2 yÕu tè nµy l¹i phô thuéc vµo vµo nhiÖt ®é, ®é mÆn, vµ ¸p lùc níc.
t : thêi gian m¸y ®o ®îc
Mét khi x¸c ®Þnh ®îc vËn t«c sãng ©m C vµ thêi gian t, ta sÏ tÝnh ®îc ®é s©u tõ m¸y ®o s©u ®Õn ®¸y níc.
II. VËn tèc sãng ©m
Nh trªn ®· nãi, vËn t«c sãng ©m C phô thuéc vµo m«®un ®µn håi cña m«i trêng níc E vµ mËt ®é cña níc , theo mèi quan hÖ
C = (3-3)
§èi víi níc biÓn, ë nhiÖt ®é 00C, E= 2.15 109 N/m2, = 1020 kg/m3, do ®ã C= 1452 m/s. Trong c«ng t¸c thùc tÕ, m«®un ®µn håi rÊt phøc t¹p, do ®ã khi cÇn C, cã thÓ ®o trùc tiÕp hoÆc tÝnh b»ng c«ng thøc thùc nghiÖm. NÕu dïng m¸y ®o vËn tèc sãng ©m, th× lóc nµo còng cã C t¹i thêi ®iÓm ®ã vµ ë n¬i ®ã, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc tù ®éng ho¸ c«ng t¸c ®o ®¹c nhng cÇn cã thiÕt bÞ chuyªn dïng. Khi tÝnh to¸n theo c«ng thøc kinh nghiÖm tríc hÕt ph¶i nhËn ®îc c¸c sè liÖu cña c¸c nh©n tè ¶nh hëng ®Õn vËn tèc sãng ©m trong níc, sau ®ã vËn dông c¸c c«ng thøc biÓu diÔn quan hÖ hµm sè gi÷a vËn tèc sãng ©m vµ c¸c nh©n tè nãi trªn. HiÖn nay, c«ng thøc kinh nghiÖm ®îc øng dông nhiÒu trong thùc tÕ lµ:
C=1449.2 + 1.6t – 0.0555 t2 + 0.00029 t3 + (1.34 – 0.01t)(S - 35) + 0.168P (3-4)
Trong ®ã:
t : nhiÖt ®é cña níc biÓn (0C),
S: ®é mÆn cña níc biÓn (‰),
P: ¸p lùc tÜnh cña níc biÓn (At).
Tõ c«ng thøc (3-4) cã thÓ thÊy, vËn t«c sãng ©m phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña níc, ®é mÆn vµ ¸p lùc tÜnh cña níc theo quan hÖ ®ång biÕn. Khi nhiÖt ®é níc biÓn lµ 00C, ®é mÆn vµo kho¶ng 35‰, th× vËn tèc sãng ©m thay ®æi 1.34m/s, khi ¸p suÊt tÜnh t¨ng 1 At(t¬ng ®¬ng ®é s©u 10m) th× vËn tèc sãng ©m t¨ng lªn 0.168m/s. DÔ dµng thÊy r»ng, ¶nh hëng lín nhÊt ®Õn vËn tèc sãng ©m lµ sù thay ®æi cña nhiÖt ®é níc biÓn. Mµ nhiÖt ®é níc biÓn, ®é mÆn, ¸p lùc tÜnh l¹i phô thuéc vµo tõng vïng biÓn, ®é s©u cña biÓn, do ®ã khi ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn, ph¶i ®ång thêi ®o vËn tèc sãng ©m.
III. CÊu t¹o cña m¸y ®o s©u b»ng sãng ©m
M¸y ®o s©u sãng ©m gåm cã: m¸y ph¸t x¹, m¸y thu, thiÕt bÞ biÓn ®æi n¨ng lîng ph¸t x¹, thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng thu vÒ vµ thiÕt bÞ hiÓn thÞ.
Díi ®©y giíi thiÖu chøc n¨ng cña c¸c bé phËn.
1. M¸y ph¸t x¹: díi sù ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ khèng chÕ trung t©m, c¸c xung ®iÖn cã tÝnh chu kú víi tÇn sè nhÊt ®Þnh, ®é réng xung nhÊt ®Þnh, c«ng suÊt ®iÖn nhÊt ®Þnh ®îc t¹o ra, th«ng qua thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ph¸t x¹, sãng ©m ®îc ph¸t xuèng níc theo mét chu kú nhÊt ®Þnh. M¸y ph¸t x¹ gåm: m¹ch dao ®éng, m¹ch t¹o xung, m¹ch ph¸t sãng t¹o thµnh.
2. M¸y thu: ®em c¸c tÝn hiÖu sãng ©m ph¶n x¹ do thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng nhËn ®îc, tiÕn hµnh ®o kiÓm vµ khuÕch ®¹i, sau khi xö lý ®a vµo thiÕt bÞ hiÓn thÞ. Trong c¸c m¹ch ®iÖn cña m¸y thu, ngêi ta ®· ®a vµo kü thuËt ®o kiÓm t¬ng quan hiÖn ®¹i vµ kü thuËt quy vÒ mét ®iÓm, vµ ®· ®a vµo m¹ch ®iÖn tù ®éng gi¸m ®Þnh c¸c tÝn hiÖu sãng ©m ph¶n x¹, m¹ch chèng nhiÔu cho sãng ©m ph¶n x¹, m¹ch tù ®éng t¨ng gi¶m, m¹ch khuÕch ®¹i khèng chÕ thêi gian, lµm cho c¸c tÝn hiÖu sãng ©m ph¶n x¹ sau khi xö lý tho¶ m·n mäi yªu cÇu cña thiÕt bÞ hiÓn thÞ.
H×nh 3-2: H×nh ¶nh ghi l¹i mµn h×nh cña m¸y ®o s©u.
3. ThiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ph¸t x¹ lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng, l¹i tõ c¬ n¨ng biÕn ®æi thµnh n¨ng lîng sãng ©m. Nã biÕn ®æi xung dao ®éng ®iÖn cña m¸y ph¸t x¹ chuyÓn tíi, theo kho¶ng c¸ch thêi gian nhÊt ®Þnh , cã ®é réng xung nhÊt ®Þnh, cã tÇn sè dao ®éng nhÊt ®Þnh vµ c«ng suÊt nhÊt ®Þnh thµnh dao ®éng c¬ häc lµm cho m«i trêng níc ph¸t ra xung cña n¨ng lîng sãng ©m víi gãc cña chïm tia sãng cã ®é lín nhÊt ®Þnh.
4. ThiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng thu vÒ lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng tõ sãng ©m thµnh n¨ng lîng ®iÖn, sau ®ã phãng ®¹i tÝn hiÖu vµ xö lý tÝn hiÖu.
HiÖn nay cã nhiÒu m¸y thuû ©m hîp nhÊt thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ph¸t x¹ vµ n¨ng lîng thu vÒ, b»ng c¸ch ®Æt gi÷a m¸y ph¸t x¹, m¸y thu vµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng mét m¹ch ®iÒu khiÓn tù ®éng. Khi m¸y ph¸t x¹ ho¹t ®éng sÏ nèi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ®Ó ph¸t x¹ sãng ©m, khi m¸y thu ho¹t ®éng sÏ nèi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ®Ó nhËn ®îc n¨ng lîng ®iÖn cña tÝn hiÖu.
5. ThiÕt bÞ hiÓn thÞ: chøc n¨ng cña thiÕt bÞ hiÓn thÞ lµ hiÓn thÞ mét c¸ch trùc quan gi¸ trÞ cña ®é s©u ®o ®îc. HiÖn nay, cã c¸c d¹ng thiÕt bÞ hiÓn thÞ sau: d¹ng m¸y ghi, d¹ng m¸y hiÓn thÞ sè, d¹ng m¸y in sè. Mét chøc n¨ng kh¸c cña thiÕt bÞ hiÓn thÞ lµ ph¸t ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ång bé cã chu kú, ®iÒu khiÓn toµn bé ho¹t ®éng cña m¸y ®o.
6. Nguån ®iÖn: cung cÊp ®iÖn n¨ng cho c¸c bé phËn cña m¸y ®o.
IV. Sè hiÖu chØnh cña m¸y ®o s©u håi ©m
Gi¸ trÞ ®é s©u trªn mµn h×nh m¸y ®o s©u cßn ph¶i thªm vµo c¸c sè hiÖu chØnh: sè hiÖu chØnh mím níc, sè hiÖu chØnh ®êng ®¸y, sè hiÖu chØnh tèc ®é quay, sè hiÖu chØnh tèc ®é ©m thanh vµ sè hiÖu chØnh møc níc.
1. Sè hiÖu chØnh mím níc H
Ngêi ta l¾p ®Æt thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng cña m¸y ®o s©u theo 2 c¸ch. C¸ch mét, l¾p ®Æt cè ®Þnh, tøc lµ ®em thiÕt bÞ biÓn ®æi n¨ng lîng cã thÓ tÝch t¬ng ®èi lín l¾p cè ®Þnh ë ®¸y tµu ®o ®¹c, c¸ch thø hai lµ treo thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng cã thÓ tÝch t¬ng ®èi nhá dÔ th¸o ra. BÊt kú lo¹i thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng nµo còng l¾p ®Æt díi mÆt níc mét kho¶ng c¸ch nhÊt ®Þnh, sè hiÖu chØnh mím níc cña thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng chÝnh lµ kho¶ng c¸ch theo ph¬ng th¼ng ®øng tõ mÆt níc tíi ®¸y cña thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng H.
H = H – Hs (3-5)
Trong ®ã:
H lµ ®é s©u ®¸y níc tÝnh tõ mÆt níc,
Hs lµ ®é s©u ®¸y níc tÝnh tõ ®¸y cña thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng.
§èi víi thiÕt bÞ biÓn ®æi n¨ng lîng treo, cã thÓ ®äc sè trªn thanh gi¸ ®ì.
§èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng l¾p ®Æt cè ®Þnh, th× sè hiÖu chØnh mím níc H lµ: (h×nh 3-3).
H = Htr + ( Hd – Htr) - h (3-6)
2. Sè hiÖu chØnh ®êng ®¸y
Khi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ph¸t x¹ vµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng thu vÒ kh«ng hîp nhÊt, th× gi÷a 2 thiÕt bÞ nµy cã mét kho¶ng c¸ch gäi lµ ®êng ®¸y 2L. Do ¶nh hëng cña chiÒu dµi ®êng ®¸y, ®é s©u ®o ®îc kh«ng ph¶i lµ ®é s©u thùc tÕ H, mµ lµ kho¶ng c¸ch nghiªng Hs(h×nh 3-1).
H×nh 3-3: C¸ch hiÖu chØnh mím níc
Cho L = l, sè hiÖu chØnh ®êng ®¸y sÏ lµ:
HL = H – Hs = = Hs
Khi < 0.14, ¶nh hëng cña L rÊt nhá, cã thÓ bá qua.
Ngîc l¹i, cÇn tÝnh sè hiÖu chØnh ®êng ®¸y.
3. Sè hiÖu chØnh, tèc ®é quay:
Do tèc ®é quay thùc tÕ cña m¸y ®o s©u vµ tèc ®é quay thiÕt kÕ kh«ng gièng nhau. §é s©u ghi ®îc trªn thiÕt bÞ ghi sè phô thuéc vµo tèc ®é di ®éng cña kim chØ thÞ vµ thêi gian ph¶n x¹ cña sãng ©m. Khi tèc ®é di ®éng cña kim thay ®æi th× ®é s©u ®o ®îc còng thay ®æi theo, tõ ®ã sinh ra sai sè tèc ®é quay. Gäi sè hiÖu chØnh tèc ®é quay lµ Hn th×:
Hn = H – Hs = Hs
Khi ns < n0 , Hn cã dÊu d¬ng
Khi ns > n0 , Hn cã dÊu ©m
VÝ dô: m¸y ®o s©u håi ©m SDH - 3 cã tèc ®é quay øng víi lÇn ®o thø nhÊt n0 = 312 vßng/phót, nÕu tèc ®é quay thùc tÕ ns = 314 vßng/phót, víi H= 20m th× Hn = - 0.13m.
H = Hs + Hn = 19.87m
4. Sè hiÖu chØnh tèc ®é sãng ©m Hv
Ta biÕt, tèc ®é truyÒn sãng ©m trong níc biÓn lµ hµm sè cña nhiÖt ®é níc biÓn t, ®é mÆn S, ¸p lùc tÜnh cña níc biÓn P. ë nh÷ng khu vùc kh¸c nhau, mïa kh¸c nhau, nh÷ng tham sè nµy còng kh¸c nhau. NÕu tèc ®é sãng ©m thùc tÐ Vm kh«ng b»ng tèc ®é thiÕt kÕ V0, th× sÏ ¶nh hëng ®Õn ®é s©u ®o ®îc, do ®ã cÇn ®a vµo sè hiÖu chØnh tèc ®é sãng ©m Hv:
Hv = H – Hs = Hs
Khi Vm > V0 , Hv cã dÊu d¬ng
Khi Vm < V0 , Hv cã dÊu ©m
VÝ dô khi V0= 1500m/s, Vm = 1550 m/s, Hs= 20m, th× Hv = 0.67m.
VÊn ®Ò ®Æt ra lµ tèc ®é sãng ©m thùc tÕ ®o b»ng c¸ch nµo?
Nh trªn ®· nãi, tèc ®é sãng ©m V lµ hµm sè cña t, S, P, ta cã thÓ thµnh lËp c«ng thøc thùc nghiÖm trªn c¬ së c¸c sè liÖu ®o thùc víi khèi lîng ®ñ lín sao cho t¬ng ®èi phï hîp víi thùc tÕ. HiÖn nay, trªn thÕ giíi c¸c c«ng thøc thêng dïng ®Ó tÝnh tèc ®é sãng ©m trong níc biÓn cã :
A - C«ng thøc Groso, 1952
B - C«ng thøc Wilson, 1962
C - C«ng thøc gÇn ®óng cña Wilson.
Trong c«ng t¸c thùc tÕ, cø mçi th¸ng ngêi ta ®o tèc ®é sãng ©m t¹i khu ®o ë c¸c ®é s©u 0m, 15m, 25m, 35m, 50m, 75m, 100m, 150m…, sau ®ã lÊy gi¸ trÞ trung b×nh träng sè cña c¸c tèc ®é sãng ©m t¹i c¸c líp níc biÓn ®Ó lµm tèc ®é sãng ©m trung b×nh cña níc biÓn tõ mÆt biÓn ®Õn ®iÓm cÇn ®o.
5. Sè hiÖu chØnh tæng hîp cña m¸y ®o s©u
Tõ nh÷ng ®iÓu tr×nh bµy trªn ®©y, sè hiÖu chØnh tæng hîp cña m¸y ®o s©u lµ:
H= H + HL + Hn + Hv (3-7)
Trong 4 sè hiÖu chØnh nãi trªn, sè hiÖu chØnh tèc ®é sãng ©m Hv cã ¶nh hëng lín nhÊt. C¸ch tÝnh sè hiÖu chØnh nµy gäi lµ ph¬ng ph¸p sè liÖu thuû v¨n. Ph¬ng ph¸p sè liÖu thuû v¨n nãi chung thÝch hîp cho vïng biÓn cã ®é s©u lín h¬n 20m, ®èi víi vïng biÓn n«ng h¬n, ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p so s¸nh ®Ó t×m ra sè hiÖu chØnh tæng hîp H.
Trong ph¬ng ph¸p so s¸nh ngêi ta dïng mét tÊm kiÓm tra vµ 1 m¸y thu sãng ©m ®Æt ë mét ®é s©u nhÊt ®Þnh díi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng. Dïng thíc ®o chÝnh x¸c ®é s©u tÝnh ®Õn tÊm kiÓm tra H, so s¸nh víi ®é s©u Hs cña m¸y ®o s©u ®o ®îc ë cïng thêi ®iÓm ®ã. HiÖu sè H = H - Hs chÝnh lµ sè hiÖu chØnh tæng hîp. VÝ dô dïng thíc ®o ®îc H= 15.5m, dïng m¸y ®o s©u ®o ®îc ë cïng thêi ®iÓm Hs= 14.5 m th×:
H = H – Hs = 1.0m
Ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p so s¸nh ®Ó kiÓm tra m¸y ®o s©u 1- 2 tuÇn 1 lÇn. Do ®ã ®é ®o s©u khi hiÖu chØnh chØ dïng ®Ó khèng chÕ t liÖu ®o s©u trong kho¶ng 1- 2 tuÇn ®ã, trªn cïng mét khu ®o.
3.2 M¸y ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn
M¸y ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn cßn gäi lµ m¸y Sona quÐt theo d¶i. Nã cã thÓ hiÓn thÞ ®Þa h×nh ®¸y biÓn, x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ ®é cao gÇn ®óng cña môc tiªu. M¸y ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn cã 2 lo¹i: m¸y quÐt 1 bªn vµ m¸y quÐt 2 bªn. HiÖn nay phÇn nhiÒu dïng m¸y quÐt 2 bªn.
I. Giíi thiÖu
H×nh 3-4 cho thÊy tµu ®o th«ng qua c¸p ®iÖn nèi víi “con c¸” kÐo theo c¸ch ®u«i tµu mét kho¶ng c¸ch vµ ®é s©u nhÊt ®Þnh.
H×nh 3-4
Do thêi ®iÓm thiÕt bÞ nhËn ®îc sang håi ©m tõ c¸c ®iÓm ®¸y biÓn cã thø tù tríc sau, cho nªn khi thiÕt bÞ ghi l¹i c¸c xung ph¶n x¹ cña sãng ©m còng biÓu diÔn thµnh nh÷ng v¹ch trªn trôc hoµnh theo thø tù tríc sau. Trong h×nh 3-4, v¹ch 0 lµ vÞ trÝ xuÊt ph¸t, v¹ch m lµ mÆt biÓn, ®©y lµ v¹ch ghi l¹i c¸c sãng ©m ph¶n x¹ lªn mÆt biÓn, 0m lµ ®é mím níc cña thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng, a lµ v¹ch ghi tÝn hiÖu sãng ph¶n x¹ tõ ®¸y biÓn, 0a lµ ®é s©u tÝnh tõ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ®Õn ®¸y biÓn (H1) , C lµ ®Ønh cña ®Þa vËt ngÇm díi ®¸y biÓn.
Cêng ®é cña tÝn hiÖu sãng ©m ph¶n x¹ kh«ng nh÷ng cã quan hÖ víi ®é låi lâm cña ®Þa h×nh ®¸y biÓn, tÝnh chÊt ®¸y biÓn mµ cßn cã quan hÖ víi ®é dµi ®êng ®i cña sãng ©m. N¬i ®¸y biÓn b»ng ph¼ng, cêng ®é cña sãng ©m ph¶n x¹ suy gi¶m nhanh chãng khi kho¶ng c¸ch t¨ng lªn. §Ó lµm cho ®é ®en cña tÝn hiÖu ghi ®îc chØ ph¶n ¸nh ®é låi lâm cña ®Þa h×nh, th× cÇn ph¶i lo¹i trõ hiÖn tîng ®é ®en cña tÝn hiÖu ghi ®îc bÞ kho¶ng c¸ch lµm suy gi¶m, v× vËy cÇn l¾p thªm mét thiÕt bÞ bï trõ. Khi cã thiÕt bÞ bï trõ, th× trªn ®¸y biÓn b»ng ph¼ng b¨ng giÊy sÏ ghi ®îc 1 ®êng th¼ng cã ®é ®en gièng nhau. Ngîc l¹i, nÕu trªn giÊy ghi ®îc 1 ®êng th¼ng cã ®é ®en gièng nhau th× ë phÝa díi lµ ®¸y biÓn b»ng ph¼ng. NÕu ®Þa h×nh ®¸y biÓn cã ®é låi lâm thay ®æi, th× trªn b¨ng giÊy sÏ cã ®é ®en cña tÝn hiÖu víi ®é ®Ëm nh¹t kh¸c nhau.
Díi ®©y sÏ giíi thiÖu 2 c¸ch ghi ®Þa h×nh ®¸y biÓn:
1. Ghi sãng ©m ph¶n x¹ tõ ®Þa vËt låi lªn díi ®¸y biÓn.
H×nh 3-5 Ghi sãng ©m ph¶n x¹ tõ ®Þa vËt låi lªn
H×nh 3-5 cho thÊy ®¸y biÓn cã chíng ng¹i vËt. §o¹n ®¸y biÓn tõ a ®Õn b lµ b»ng ph¼ng, do t¸c ®éng cña thiÕt bÞ bï trõ nãi ë trªn, ®é ®en cña ®êng ab lµ ®ång ®Òu(mÆc dï kho¶ng c¸ch ®Õn tµu ®o lín dÇn tõ a ®Õn b). §o¹n ®¸y biÓn tõ b ®Õn c lµ chÝnh diÖn cña ®Þa vËt låi lªn ( nh×n tõ tµu ®o) do gãc ®Õn cña sãng ©m lín nªn cêng ®é cña sãng ©m ph¶n x¹ lín h¬n lµm cho ®é ®en cña ®o¹n bc lín h¬n. Sau khi qua
®iÓm C, do kho¶ng c¸ch nghiªng Oc vµ Od cã ®ét biÕn, cho nªn cã mét ®o¹n b¾t ®Çu tøc kh«ng cã tÝn hiÖu sãng ph¸t x¹ cho tíi ®iÓm d, ®o¹n cd trªn giÊy ghi hoµn toµn tr¾ng, tiÕp theo ®o¹n de l¹i lµ ®¸y biÓn b»ng ph¼ng, h×nh ¶nh ghi ®îc gièng nh ®o¹n ab. Nh vËy mçi lÇn nhËn sãng ©m ph¶n x¹, trªn giÊy ghi ®îc mét ®êng n»m ngang. Khi tµu ®o di chuyÓn vÒ phÝa tríc, giÊy ghi còng chuyÓn ®éng ®Òu, do ®ã trªn giÊy sÏ vÏ ®îc b¶n vÏ mÆt b»ng cña ®Þa h×nh ®¸y biÓn do nh÷ng ®êng n»m ngang t¹o thµnh, nh h×nh 3-5. §Þa vËt låi lªn ë ®¸y biÓn ph¶n ¸nh trªn giÊy ghi lµ h×nh ¶nh “ tr¸i ®en, ph¶i tr¾ng”, phÇn ®en chÝnh lµ mÆt cña ®Þa vËt låi lªn híng vÒ phÝa tµu ®o, phÇn tr¾ng lµ sau lng cña ®Þa vËt ®ã.
H×nh 3- 6: ghi sãng ©m ph¶n x¹ tõ phÇn lâm.
2. Ghi sãng ©m ph¶n x¹ tõ phÇn lâm xuèng ®¸y biÓn.
H×nh 3- 6: ghi sãng ©m ph¶n x¹ tõ phÇn lâm.
H×nh 3 – 6 cho thÊy, ®èi víi phÇn lâm xuèng cña ®¸y biÓn( nh m¸ng, r·nh) ký hiÖu lµ ab, kh«ng cã sãng ©m ph¶n x¹, ph¶n ¸nh trªn giÊy ghi lµ mÇu tr¾ng. PhÇn híng vÒ tµu ®o cd, do gãc tíi cña ph¸t x¹ gÇn víi gãc vu«ng, nªn sãng ph¶n x¹ m¹nh, trªn giÊy ghi thÓ hiÖn mµu ®en h¬n. Tãm l¹i phÇn lâm xuèng cña ®¸y biÓn, trªn giÊy ghi, cã h×nh ¶nh “ tríc tr¾ng sau ®en” ( kh¸i niÖm tríc sau tÝnh tõ tµu ®o) ®é dµi cña phÇn tr¾ng, trong ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh, ph¶n ¸nh ®é s©u cña phÇn lâm xuèng cña ®¸y biÓn
VÒ mÊy vÊn ®Ò c¬ b¶n cña m¸y ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn, nh x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ ®é cao cña c¸c môc tiªu trªn giÊy ghi, ®é ph©n gi¶i trªn mÆt n»m ngang vµ mÆt th¼ng ®øng, kho¶ng c¸ch n»m ngang tÝnh tõ “con c¸” mang thiÕt bÞ ®Õn 2 ®Çu cña môc tiªu, nhiÔu vµ sai sè trªn giÊy ghi , ®é réng h÷u hiÖu cña d¶i ®o..., cã thÓ tham kh¶o c¸c s¸ch chuyªn m«n cã liªn quan.
II. CÊu t¹o cña thiÕt bÞ vµ nguyªn lý lµm viÖc
M¸y ®o ®Þa h×nh ®¸y biÓn gåm cã 6 phÇn: thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng, m¸y ph¸t x¹, m¸y thu, m¹ch chuyÓn ®æi thu ph¸t, thiÕt bÞ ghi vµ m¹ch khèng chÕ chÝnh ( h×nh 3-7).
H×nh 3- 7
1. ThiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng – h×nh d¸ng bªn ngoµi gièng mét con c¸, nªn gäi lµ “con c¸” kÐo theo. Hai bªn ph¶i vµ tr¸i cña “con c¸” kÐo theo cã thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng h×nh que dµi, mçi ®êng ®¸y cña nã gåm 2 d·y chÊn tö h×nh loa cã kho¶ng c¸ch ®Òu nhau, gi÷a c¸c chÊn tö cã m¹ch nèi song song, mÆt ph¸t x¹ g¾n b»ng keo epoxy ®Ó hoµn toµn c¸ch níc, nhng vÉn cho sãng ©m ®i qua, c¸c mÆt ph¶n x¹ ®Òu nghiªng 80 so víi mÆt vu«ng gãc víi mÆt ®Êt ®Ó tiÖn cho chïm sãng ©m cã ®é nghiªng. §Ó tr¸nh c¸c chïm sãng ©m g©y nhiÔu lÉn nhau, tÇn sè lµm viÖc cña chóng ph¶i kh¸c nhau: bªn tr¸i lµ 38KHz, bªn ph¶i lµ 43KHz. Ngoµi ra gãc n»m ngang cña chïm tia sãng lµ 2.20, gãc th¼ng ®øng cña chïm tia sãng bªn tr¸i lµ 340; bªn ph¶i lµ 280. ThiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng cña m¸y ph¸t vµ m¸y thu ®îc hîp nhÊt víi nhau.
2. M¸y ph¸t x¹ - chia thµnh m¸y tr¸i vµ m¸y ph¶i ®îc l¾p trªn cïng mét sµn víi m¸y biÕn ®æi n¨ng lîng sö dông chung mét bé ph¸t xung ®ång bé, ph¸t ra xung ®iÖn cao tÇn, cung biªn ®é, cã ®é réng vµ tÇn sè kh«ng ®æi, sau ®ã chuyÓn vµo m¸y tr¸i vµ m¸y ph¶i, biÕn ®æi thµnh xung sãng ©m vµ ph¸t xuèng ®¸y biÓn.
3. M¸y thu SDH- 8 lµ m¸y 2 bªn, cã m¸y thu tr¸i vµ m¸y thu ph¶i. Chóng tiÕp nhËn tÝn hiÖu ®iÖn do m¸y biÕn ®æi n¨ng lîng chuyÓn sang, xö lý läc nhiÔu vµ khuÕch ®¹i. Sau ®ã chuyÓn vÒ m¸y ghi vµ ghi nh÷ng tÝn hiÖu nµy trªn giÊy. Sãng ©m tõ ®¸y biÓn mµ m¸y ®o håi ©m nhËn ®îc chñ yÕu lµ sãng ©m ph¶n x¹. Cêng ®é cña sãng ©m ph¶n x¹ Js n»m gi÷a kho¶ng ( Jmt-3) ®Õn (Jmt-5) ( t lµ thêi gian sãng ©m ®i vµ vÒ).
Js= Jm ( t-3 t-5)
§Ó bï trõ phÇn suy gi¶m cêng ®é cña sãng ©m sau mçi lÇn ph¸t sãng, ta ph¶i lµm cho hÖ sè phãng ®¹i K cña m¸y thu thay ®æi theo t3 ®Õn t5, tøc lµ:
K= Km (t3 t5)
Nhê vËy mµ hiÖu chØnh ®îc phÇn suy gi¶m cêng ®é kh«ng ®Òu cña sãng ph¶n x¹. Tøc lµ:
K. Js = Jm (t-3 t-5). Km (t3 t5) = Km. Jm
NÕu ®¸y biÓn b»ng ph¼ng vµ chÊt ®¸y gièng nhau, th× trªn b¨ng ghi ta nhËn ®îc 1 ®êng th¼ng cã ®é ®en ®ång ®Òu. §Ó cã thÓ ph¸t hiÖn chÝnh x¸c nh÷ng thay ®æi cña ®Þa h×nh ®¸y biÓn, lÏ ra m¸y thu ph¶i cã mét bé khèng chÕ tù ®éng bï trõ ®Ó cã thÓ ph¶n ¸nh mäi thay ®æi cña sãng ©m ph¶n x¹ tõ ®¸y biÓn, nhng c¸c m¸y thu hiÖn nay cha cã thiÕt bÞ nµy.
4. ThiÕt bÞ chuyÓn ®æi thu - ph¸t. T¸c dông cña nã gièng nh c«ng t¾c tù ®éng chuyÓn ®æi nèi tiÕp gi÷a thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng víi m¸y thu vµ m¸y ph¸t. Khi m¸y ph¸t lµm viÖc, nã chØ nèi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng víi nã ®Ó ®¶m b¶o cho tÝn hiÖu cña m¸y ph¸t kh«ng vµo m¸y thu, khi m¸y ph¸t ngõng ho¹t ®éng th× nã l¹i nèi thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng víi m¸y thu.
5. ThiÕt bÞ ghi cã 2 t¸c dông:
- Mét lµ ph¸t ra tÝn hiÖu tiÕp xóc ®ång bé ®a vµo m¹ch ®iÖn cña thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña toµn bé qu¸ tr×nh.
- Hai lµ ®ång thêi ghi l¹i c¸c tÝn hiÖu sãng ©m ph¶n x¹ tõ ®¸y biÓn lªn m¸y thu bªn tr¸i vµ bªn ph¶i. ThiÕt bÞ ghi cña m¸y SDH- 8 dïng giÊy nhiÖt vµ mùc kh«.
6. M¹ch ®iÒu khiÓn chÝnh
§iÒu khiÓn toµn bé qu¸ tr×nh dùa trªn tÝn hiÖu ®ång bé do thiÕt bÞ ghi ph¸t ra, th«ng qua xö lý, nã ph¸t ra xung ®ång bé víi ®é réng nhÊt ®Þnh. TÝn hiÖu xung ®ång bé nµy mét nh¸nh chuyÓn sang m¸y ph¸t tr¸i vµ ph¶i, kÝch tÝn hiÖu ph¸t x¹, nh¸nh cßn l¹i chuyÓn sang m¸y thu tr¸i vµ ph¶i ®Ó kÝch tÝn hiÖu bï trõ.
H×nh 3- 8 a
H×nh 3- 8 a lµ kÕt qu¶ néi suy tõ c¸c mÆt c¾t ngang song song c¸ch nhau 500m, cã 8 mÆt c¾t ngang. §©y lµ b×nh ®å thÓ hiÖn mét vïng tròng do líp trÇm tÝch bÞ biÕn d¹ng mµ thµnh. Tuy nhiªn do tèc ®é vµ ph¬ng híng cña tµu ®o kh«ng hoµn toµn æn ®Þnh, nh÷ng mÆt c¾t ngang kh«ng ®îc phï hîp mét c¸ch chÝnh x¸c nhng h×nh ¶nh thËt cña ®Þa h×nh ®¸y biÓn vÉn thÓ hiÖn rÊt râ.
H×nh 3- 8 b
H×nh 3- 8 b lµ b¶n vÏ thuyÕt minh cña h×nh 3- 8 a
H×nh 3- 9 a
H×nh 3- 9 a lµ h×nh ¶nh cña c¸c d¶i c¸t vµ c¸c sãng c¸t díi ®¸y biÓn. Dïng ph¬ng ph¸p ®o¸n ®äc biÓu ®å sãng ©m, ta cã thÓ ph©n biÖt râ ®©u lµ d¶i c¸t, lµ dèc, lµ ®Ønh cña d¶i, ®©u lµ sãng c¸t.
H×nh 3- 9 b
H×nh 3- 9b lµ b¶n vÏ thuyÕt minh cña h×nh 3- 9a
III. M¸y SONA quÐt 2 bªn.
C¨n cø vµo môc ®Ých sö dông, cã thÓ chia thµnh 4 lo¹i m¸y: Sona chi tiÕt, Sona ph¸t hiÖn, Sona ®Þa chÊt, Sona ®êng dµi. Trong ®ã Sona chi tiÕt cã ®é ph©n gi¶i rÊt cao, thêng dïng ®Ó ®o vÏ ®Þa h×nh chi tiÕt hoÆc ®o nh÷ng ®Þa vËt ®¸y biÓn. Tiªu biÓu lµ m¸y Sona chi tiÕt do h·ng Klein cña Mü s¶n xuÊt, ®¹t tr×nh ®é tiªn tiÕn hiÖn nay. M¸y sö dông tÇn sè 500KHz, mçi bªn ®¹t ®Õn kho¶ng c¸ch lín nhÊt lµ 100m, ®é réng xung lµ 0.02ms, gãc më cña chïm tia sãng chÝnh lµ 0.20, nghiªng 400. Hai bé phËn c¬ b¶n lµ “con c¸” l¾p m¸y biÕn ®æi n¨ng lîng kÐo theo tµu ®o vµ thiÕt bÞ ghi trªn tµu ®o. ThiÕt bÞ ghi chia lµm 3 lo¹i : 1 kªnh, 2 kªnh vµ 3 kªnh. M¸y 1 kªnh dïng ®Ó ®o ®é s©u. M¸y 2 kªnh dïng ®Ó ®o vÏ b¶n ®å ®Þa h×nh ®¸y biÓn vµ chÊt ®¸y víi ®é réng nhÊt ®Þnh 2 bªn tµu ®o. M¸y 3 kªnh, ngoµi c¸c chøc n¨ng nãi trªn cßn cã bé xö lý tÝn hiÖu kü thuËt sè vµ thiÕt bÞ ghi b¨ng tõ, do ®ã cã thÓ sö dông trong c¸c SONA ®o vÏ tù ®éng kü thuËt sè, ký hiÖu lµ MAPS.
M¸y MAPS cã 3 ph¬ng thøc lµm viÖc nh sau:
1. Ph¬ng thøc ghi ngoµi thùc ®Þa
Ngoµi thùc ®Þa, m¸y ghi l¹i trªn giÊy ®é s©u vµ t×nh tr¹ng líp ®¸y trÇm tÝch, b¶n ®å ®Þa h×nh sãng ©m 2 bªn m¹n tµu cha qua hiÖu chØnh ®êng ®i dïng ®Ó ph©n tÝch s¬ bé. §ång thêi, m¸y ghi l¹i trªn b¨ng tõ toµn bé sè liÖu thu ®îc ®Ó xö lý trong phßng.
2. Ph¬ng thøc xö lý sau khi ®o
Sau khi ®o ngoµi thùc ®Þa, sè liÖu ®îc xö lý kho¶ng c¸ch nghiªng, hiÖu chØnh do tèc ®é…, sau ®ã míi ghi ra giÊy, do ®ã cã thÓ dïng thíc milimÐt ®Ó ®o kho¶ng c¸ch ngang ®Õn ®Þa vËt vµ kÝch thíc ®Þa vËt dïng ®Ó ph©n tÝch tû mû.
3. Ph¬ng thøc xö lý theo thêi gian thùc
Toµn bé sè liÖu thu ®îc ghi trªn b¨ng tõ cïng víi thêi gian thùc sÏ ®îc hiÖu chØnh theo thêi gian thùc vµ m¸y ghi in trªn giÊy. Do ®ã cã thÓ dïng ®Ó ph©n tÝch chÝnh x¸c.
Tãm l¹i, m¸y SONA ®o vÏ tù ®éng kü thuËt sè(MAPS) cã thÓ tù ®éng hiÖu chØnh kho¶ng c¸ch nghiªng, hiÖu chØnh theo tèc ®é, ®a lªn tû lÖ ngang vµ däc 1:1, do ®ã cã thÓ khö mäi sai lÖch trªn b¶n vÏ, vµ cã thÓ tù ®éng xö lý ®é phñ cña kÕt qu¶ bªn tr¸i vµ bªn ph¶i, vµ tiÕp biªn thµnh 1 b¶n ®å ®Þa h×nh sãng ©m ®¸y biÓn hoµn chØnh. M¸y cßn ghi l¹i giê, ngµy, th¸ng, n¨m, thø tù c¸c lÇn ®o, kÝ kiÖu ®iÓm, vÞ trÝ tµu ®o. Mäi sè liÖu ®· xö lý ®Òu ®îc ghi trªn b¨ng tõ ®Ó xö lý sau nµy. V× vËy MAPS ®· n©ng cao møc ®é tù ®éng ho¸, thùc hiÖn 1 khèi lîng ®o vÏ lín vµ cho phÐp tiÕp biªn c¸c kÕt qu¶ ®o.
3.3. HÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia
HÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia ®îc ph¸t triÓn trªn c¬ së m¸y ®o s©u håi ©m. Tõ h×nh vÏ cã thÓ thÊy, hÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia víi mét lÇn ®o, cho kÕt qu¶ ®é s©u cña hµng chôc, thËm chÝ hµng tr¨m ®iÓm trong mÆt b»ng híng ®o theo ph¬ng th¼ng ®øng. Do ®ã hÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia cã ®Æc trng næi bËt lµ ®o chÝnh x¸c vµ ®o nhanh, vÏ chÝnh x¸c ®Þa h×nh ®¸y biÓn theo tuyÕn ®o. NÕu so víi m¸y ®o s©u håi ©m b»ng chïm tia ®¬n, nã cã u ®iÓm lµ ®o ®îc ph¹m vi réng, hiÖu suÊt cao h¬n nhiÒu. Nã dïng hÖ thèng ®Þnh vÞ vÖ tinh, hÖ thèng ®Þnh vÞ v« tuyÕn ®iÖn... vµ nã cã hÖ thèng khèng chÕ tù ®éng ®o vÏ b¶n ®å ®Þa h×nh ®¸y biÓn võa nhanh võa tèt.
H×nh 3- 10: M« t¶ ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia
I. Kh¸i niÖm
Nh h×nh 3- 11(a) chïm tia ®¬n cña hÖ thèng m¸y ph¸t, chïm tia ®ã vu«ng gãc víi ®êng ®i, cã gãc më lµ 1200(thùc tÕ lµ 1800), gãc víi híng tµu ®i lµ 30.
H×nh 3- 11: M« t¶ chïm tia sãng ph¸t ra vµ thu vÒ trong hÖ thèng ®o s©u
M¸y thu ph¸t cña hÖ thèng ®ã cã c¸c tia sãng ®Òu ®Æn, vu«ng gãc víi híng ®o trong mÆt b»ng ®o, víi gãc më lµ 1200, cã 25 chïm tia sãng ©m ph¸t ra vµ thu vÒ gãc kÑp cña mçi chïm tia sãng lµ 2.40 50
H×nh 3- 12: M« t¶ sè liÖu tÝnh to¸n vÞ trÝ ®iÓm vµ ®é s©u cña níc
M¸y ph¸t sãng siªu ©m cø c¸ch 1 gi©y l¹i ph¸t xuèng ®¸y níc 1 lÇn cã tÇn sè lµ 100KHz, tõ ®¸y níc sãng ph¶n håi ®îc thu l¹i b»ng hÖ thèng thu nhiÒu chïm tia sãng tõ 25 ®iÓm trªn ®¸y biÓn, gi¸ trÞ vÞ trÝ vµ ®é s©u cña chóng ®îc tÝnh theo c«ng thøc (h×nh 3- 12):
(3 - 8)
Trong ®ã:
i: lµ gãc kÑp lín nhÊt cña chïm tia sãng i víi ®êng vu«ng gãc.
G: tèc ®é ©m thanh trong níc
t: thêi gian khi ph¸t sãng ©m thanh ®Õn khi chïm tia sãng i thu ®îc.
xi: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®o s©u ®Õn ®êng d©y däi ®i qua m¸y ®o.
Hi: ®é s©u tõ m¸y ®o ®Õn ®¸y níc cña chïm tia sãng i.
HÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia sãng do Trung Quèc s¶n xuÊt cã thiÕt kÕ ®Ó ®o ®é s©u lµ 200m, ®é réng phñ trïm lªn mÆt ®Êt theo chiÒu vu«ng gãc víi tuyÕn ®o lµ:
2 x12 = 2H0. tg12 = 2×200×tg600 680m.
ë ®©y H0 lµ ®é s©u cña ®iÓm O khi chïm tia sãng trªn híng ®o, chän lµ 200m, x12 lµ kho¶ng c¸ch ë ®iÓm 12 khi chïm tia ph¸t ra tõ m¸y ®o s©u di chuyÓn theo chiÒu vu«ng gãc, 12 lµ gãc nghiªng lín nhÊt cña chïm tia biªn ph¸t ®i tõ m¸y ®o s©u ®Õn ph¬ng th¼ng ®øng, ®¬ng nhiªn ë vïng níc c¹n th× vïng phñ trïm hÑp l¹i, kho¶ng phñ trïm x vµ chiÒu s©u H cã quan hÖ theo c«ng thøc
x 3.4H (m)
HÖ thèng ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia sãng cña níc ngoµi, nh h·ng BOSUN cña Mü ®îc dïng réng r·i trªn thÕ giíi. HÖ thèng BOSUN lµm viÖc víi ®é s©u lµ 240m, chiÒu ngang phñ trïm gÊp 2.6 lÇn ®é s©u, sè chïm tia sãng lµ 21, tÇn sè lµm viÖc lµ 86KHz. ThiÕt bÞ xö lý sè liÖu ghi chÐp gåm cã m¸y in, m¸y ghi b¨ng tõ, èng ng¾m sãng. ë trªn bê cã thÓ tÝnh to¸n xö lý vµ vÏ ®îc b¶n ®å, hÖ thèng nµy thÝch hîp khi ®o ven biÓn. HÖ thèng HASUN lµm viÖc ë ®é s©u 45 – 11 000m, ®é trïm phñ ngang tíi 420, kho¶ng 0.8 lÇn ®é s©u, m¸y cã 16 chïm tia sãng, ®é réng mçi chïm tia sãng lµ 2.70, tÇn sè lµm viÖc lµ 12.158KHz. HÖ thèng xö lý sè liÖu ghi ®îc vÒ c¬ b¶n gièng nh hÖ thèng BOSUN, nhng cã thÓ vÏ ngay ®îc b¶n ®å ®Þa h×nh ®¸y biÓn trªn tµu ®o. Trong kÕ ho¹ch ®o b¶n ®å ®Þa h×nh ®¸y biÓn víi ®é chÝnh x¸c cao ë NhËt B¶n, m¸y ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia sãng d¶i hÑp cã thÓ ®Æt ngay ë trªn tµu. (b¶ng 3- 1).
B¶ng 3- 1: B¶ng kª m¸y ®o s©u b»ng nhiÒu chïm tia sãng d¶i hÑp.
H·ng m¸y
|
TÇn sè
|
Sè chïm tia
|
§é réng mçi chïm tia
|
§é réng ®o ®îc
|
Kh¶ n¨ng ®o s©u
|
1. C«ng ty cã m¸y thêng dïng HASU
HASU2000
§o b¶n ®å II
|
12.158 KHz
12KHz
36KHz
|
16
46
17
|
2.70
2.00
3.506.30
|
420
920
1040
|
45 11 000m
10 11 000m
10 2 000m
|
2. M¸y ®o ®¸y biÓn cña c.ty Kh¬lup¬
|
15.5KHz
|
59
|
1.80
|
900
|
10 000m
|
3.Cuyª ®iÖn khÝ HS-10
|
12KHz
|
64
|
2.002.80
|
900
|
50 11 000m
|
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |