Сила цели

Измерение коэффициента отражения цели гидролокатора

Гидроакустическое изображение обломков USS O-9 .

Сила цели или акустический размер — это мера площади цели сонара . Обычно она количественно определяется как количество децибел . Для таких рыб, как лосось , размер цели зависит от длины рыбы, и рыба длиной 5 см может иметь силу цели около -50 дБ. ^[1]

Сила цели рыбы также зависит от ориентации рыбы в момент сонификации, что в свою очередь изменяет поперечное сечение рассеивания рыбы и любых заполненных воздухом полостей рыбы. Эффект этого означает, что поведенческая реакция влияет на наблюдаемую биомассу, например, рыба уклоняется от исследовательского судна ночью из-за сильного света и вибраций от корпуса и машин. Сила цели часто наблюдается на определенной частоте или вблизи нее, где цель наиболее резонирует. Исторически использовались узкополосные (CW) импульсы, но в настоящее время ведутся исследования по использованию широкополосных (FM) импульсов для улучшенной классификации. ^{[2] [3]}

Формула

Для некоторых простых форм целевая сила может быть выведена математически. Для других объектов, таких как рыбы, где размер воздушного пузыря является основным фактором, целевая сила обычно выводится эмпирически.

Сила цели (TS) определяется на расстоянии 1 метра от акустического центра цели, предполагая изотропное отражение: ^{[4] [5]}

${\displaystyle TS=10\cdot \log \left({\frac {I_{r}}{I_{i}}}\right)dB=10\cdot \log \left[{\frac {\sigma }{4\pi }}\right]dB}$

Где:

${\textstyle I_{r}}$интенсивность отраженного от цели света

${\textstyle I_{i}}$интенсивность падения на цель

${\displaystyle \sigma }$это сечение обратного рассеяния

Сила воздействия сферы с радиусом , большим по сравнению с длиной волны, при условии, что опорное расстояние составляет 1 метр: ${\displaystyle a}$

${\displaystyle \sigma =\pi \cdot a^{2}}$

${\displaystyle TS=10\cdot \log \left[{\frac {\sigma }{4\pi }}\right]dB=10\cdot \log \left[{\frac {a^{2}}{4}}\right]dB}$

Таким образом, для сферы радиусом 2 метра целевая сила составляет 0 дБ.

NOAA располагает калькулятором, который можно использовать для проверки прочности калибровочных сфер, изготовленных из меди или карбида вольфрама, по отношению к физическим параметрам, обнаруженным в океане.

Ссылки

1. JE Ehrenberg (1989), «Обзор методов оценки целей», Underwater Acoustic Data Processing , Springer, ISBN 9780792301271
2. Даннинг, Джеймс; Янсен, Теунис; Фенвик, Алан Дж.; Фернандес, Пол Г. (2023-05-01). «Новый метод оценки силы цели рыбы на месте показывает высокую изменчивость в широкополосных измерениях». Fisheries Research . 261 : 106611. doi : 10.1016/j.fishres.2023.106611. hdl : 2164/19854 . ISSN  0165-7836.
3. Маккартни, Б.С.; Стаббс, А.Р. (1971-04-08). «Измерения акустической целевой силы рыб в дорсальной части, включая резонанс плавательного пузыря». Журнал звука и вибрации . 15 (3): 397–420. doi :10.1016/0022-460X(71)90433-0. ISSN  0022-460X.
4. Уэйт, Эшли Дэвид (2005). Сонар для практикующих инженеров (3-е изд., переизд. с ред.). Чичестер: Wiley. ISBN 978-0-471-49750-9.
5. Карутерс, Джеральд В. (1977). Основы морской акустики. Амстердам, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Elsevier Scientific Pub. Co. ISBN 978-0-444-41552-3. ОЛ  4537915М.

Дальнейшее чтение

• «Введение в использование гидролокационных систем для оценки биомассы рыб, Технический документ ФАО по рыболовству № 191, Пересмотр 1, ФАО 1982»
• Акустика рыболовства Симмондс, Э. Джон и Макленнан, Дэвид Н. (2005) Издательство Blackwell. ISBN 978-0-632-05994-2 
• CS Clay & H. Medwin, Акустическая океанография (Wiley, Нью-Йорк, 1977). ISBN 978-0-080-53216-5