Зонд скорости звука — это устройство, используемое для измерения скорости звука, в частности в толще воды, в целях океанографических и гидрографических исследований.
Раннее измерение глубины достигалось с помощью зондирования с помощью свинцовой линии (или зондирующего кабеля ), где свинцовый груз был прикреплен к длине веревки, отмеченной значениями глубины. Поскольку этот метод был механическим по своей природе, единственной коррекцией, которая применялась к зондированию, было уменьшение зондирования для приливной высоты. В середине 20-го века были разработаны гидролокационные системы, позволяющие измерять подводные расстояния с использованием двухстороннего времени прохождения акустического импульса. Это позволяло инспектору делать гораздо больше зондирований за определенный период времени и было менее трудоемким, чем использование свинцовой линии.
Для многих применений сонара скорость звука можно принять за среднюю скорость 1500 метров в секунду. Однако скорость звука в морской воде может варьироваться от 1440 до 1570 метров в секунду. [1]
Поскольку соотношение скорости, времени и расстояния зависимо, для точного измерения расстояния необходимо также точно знать время передачи-приема и скорость звука в воде. Этого можно достичь двумя способами.
Во-первых, инспектор может использовать заполненный воздухом металлический стержень, опущенный под датчик, прикрепленный на каждом конце тросом, на котором отмечены значения глубины. Если значения на тросе можно считать правильными, то стержень опускается на заданные интервалы глубины и наблюдается на трассе эхолота . Значения глубины эхолота можно нанести на график относительно «истинной» глубины стержня. Любое фиксированное значение смещения затем будет отнесено к коррекции значения осадки, а любое наблюдаемое изменение градиента является результатом разницы в скорости звука. Этот метод называется «проверкой стержня» и выполняется инспектором перед сбором данных.
Во-вторых, инспектор может использовать зонд скорости звука, который можно опустить в воду в районе обследования, чтобы измерить фактическую скорость звука. Это имеет то преимущество, что это быстрее, чем проверка штрихом, и это может быть выполнено, когда есть движение судна из-за зыби и моря, хотя любое смещение осадки судна не определяется с помощью этого метода.
Существует два распространенных метода измерения скорости звука в воде с помощью зондового метода.
Во-первых, три основные переменные, которые влияют на скорость звука, могут быть измерены с помощью зонда проводимости, температуры и глубины (CTD-зонд). Этот прибор может определять переменные солености, температуры и давления, а затем рассчитывать скорость звука в воде, используя одну из многих доступных формул. [2]
Во-вторых, скорость звука может быть напрямую измерена с помощью небольшого акустического преобразователя и отражающей поверхности, установленной на известном расстоянии от акустического центра преобразователя. Если расстояние от преобразователя до отражателя известно, и известно время, прошедшее от передачи до приема импульса, то можно рассчитать скорость звука в воде. Преобразователи, используемые в зондах скорости звука, обычно имеют высокую частоту (около 1–4 МГц), поскольку расстояния передачи и приема достаточно близки, чтобы смягчить любые значительные потери поглощения.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ), Атлас океанов ООН, физические и химические свойства морской воды.