Echolot für die Tiefenmessung: Konzept und Funktion

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über das Konzept und die Arbeitsweise von Echoloten zur Tiefenmessung.

Konzept des Echolots:

Das Echolot-Verfahren basiert auf einem elektrischen Prinzip. Es besteht darin, einen Schallimpuls (von einem Sender) von der Wasseroberfläche auf das Flussbett zu übertragen. Wenn die Schallwellen in Form eines Echos reflektiert werden, werden sie von einem Empfänger angehalten.

Es gibt eine automatische Anordnung zum Aufzeichnen der Übertragungszeit und der Empfangszeit. Die Schallgeschwindigkeit im Wasser ist bekannt. Es ist fast 1470 m / sec. Aus dieser Tatsache wird die Wassertiefe automatisch berechnet. Diese Methode ist auf Schiffen zur Beobachtung der Tiefe sehr gebräuchlich. Es kann auch erfolgreich an Flüssen eingesetzt werden.

Abbildung 15.12 zeigt ein schematisches Liniendiagramm der Sondiermaschine. Ein Echolot besteht hauptsächlich aus vier Einheiten.

Sie sind:

(i) Antriebseinheit

(ii) Sendeeinheit

(iii) Empfangseinheit und

(iv) Aufzeichnungseinheit.

Die Antriebseinheit besteht aus einem Elektromotor mit einem Regler 'G'. Eine 12-Volt-Batterie versorgt den Motor mit Strom. Der Regler hilft bei der Aufrechterhaltung einer konstanten Drehzahl des Motors unter normaler Spannung. Der Motor ist an ein Getriebe gekoppelt. Das Getriebe hat eine Anordnung zum Aufrechterhalten zweier Geschwindigkeiten. Eine Trommel ist auf einer Welle montiert. Die Welle wird vom Motor durch das Getriebe gedreht. Die Trommel besteht aus isolierten Scheiben. Auf der ersten Trommel der Trommel ist ein Stift angebracht (siehe Abb. 15.12).

Die erste Scheibe ist kontinuierlich und empfängt den Echoimpuls in elektrischer Form vom Verstärker durch die Bürste und wird an den Stift weitergeleitet. Verbleibende zwei Scheiben der Trommel stellen den Kontakt einmal pro Umdrehung her und als Ergebnis wird ein elektrischer Impuls an den Wandler gesendet. Aufnahmeeinheit besteht aus einer Box. (Wird auch als Tank bezeichnet), in dem eine Aufzeichnungspapierrolle über die Walzen gewickelt wird. Eine der Rollen wird über eine Welle vom Motor angetrieben. Somit wird das Aufzeichnungspapier mit einer regelmäßigen Geschwindigkeit (beispielsweise 2, 5 bis 5 cm / Minute) heruntergezogen.

Das Papier bewegt sich über die Vorderseite der Kiste oder des Tanks. Das Papier wird chemisch mit einer Lösung aus Kaliumjodid und Stärke behandelt. Der Stift bewegt sich gegen den Uhrzeigersinn über das Papier. Wenn ein kleiner elektrischer Impuls den Stift passiert, erzeugt er an der Kontaktstelle einen braunvioletten Fleck.

Sendeeinheit besteht aus einem Sender oder einem Wandler. Die 12-Volt-Batterie versorgt einen Drehwandler C mit Strom. Sie wandelt die Batteriespannung von 12 Volt in 400 Volt Gleichstrom um. Diese Spannung wird beim Betrieb des Senders verwendet. Im Sender wird ein Schallimpuls durch einen Schlag eines von einer Feder angetriebenen elektromagnetisch gesteuerten Hammers auf eine Stahlmembran erzeugt. Die Membran hat Kontakt mit dem Wasser.

Empfangseinheit besteht aus einem Empfänger, der das reflektierte Schallecho aufhält. Ein entsprechender elektrischer Impuls geht über einen Verstärker an den Stift. Strom zum Betreiben der Ventilfäden des Verstärkers wird auch von derselben Batterie erhalten. Die Hochspannungsversorgung des Verstärkers erfolgt aus den Anschlüssen des Drehkonverters.

Arbeit von Echolot:

Wenn der Motor eingeschaltet ist, beginnt sich die Trommel gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Der Stift dreht sich auch mit der Trommel. Bei jeder Drehung werden die Kontakte c und d hergestellt. Sobald der Kontakt hergestellt ist, fließt ein oszillatorischer Strom über einen Kondensator zum Wandler. Der elektrische Impuls wird im Wandler in Schallimpulse umgewandelt.

Der Schallimpuls wird ins Wasser geschickt. Nach der Reflexion vom Bett wird der Schallimpuls vom Empfänger angehalten. Ein entsprechender elektrischer Impuls geht über die Bürste 'a' über den Verstärker zum Stift. Während dieser Zeit hat sich der Stift um einen bestimmten Winkel gedreht, der dem Echointervall entspricht.

Vom Stift führt der Strom über Papier und die Aufzeichnungseinheit zur Erde. Damit ist die Schaltung abgeschlossen. Die Position des Stifts im Moment des Eintreffens des Impulses wird durch einen braun-violetten Fleck auf dem Papier angezeigt. Der Vorgang wird für jede Trommelumdrehung wiederholt. Die Motordrehzahl steht im richtigen Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit im Wasser. In der Aufzeichnungseinheit ist eine Skala vorgesehen, um die Wassertiefe direkt anzugeben.

Problem:

Die Entladungsmessung wurde an einem bestimmten Ort in einem kleinen Strom unter Verwendung der Stromzähler- und Geschwindigkeitsbereichsmethode durchgeführt und die folgenden Ablesungen wurden durchgeführt:

(a) Zeichnen Sie den Querschnitt des Flusses und messen Sie die Gesamtströmungsfläche unter der Annahme, dass die Tiefe zwischen zwei Punkten gleichmäßig variiert.

(b) Berechnen Sie den Abfluss des Flusses.

Lösung:

Der Querschnitt des Flusses kann wie in Abb. 15.13 dargestellt dargestellt werden.

Die Geschwindigkeit wird an zwei Punkten beobachtet, nämlich bei 0, 2 D und 0, 8 D, so dass die mittlere Geschwindigkeit im Mittel zwei ist. Die Daten können aufgezeichnet und Berechnungen in tabellarischer Form wie folgt durchgeführt werden.