Đo hồi âm là gì? Các kỹ thuật chính trong đo sâu hồi âm

Trong lĩnh vực khảo sát thủy đạc, đo sâu hồi âm là khái niệm rất quen thuộc. Nhưng không phải ai cũng hiểu chi tiết đo hồi âm là gì, thiết bị thủy văn dùng để đo sâu hồi âm và nắm được những kỹ thuật đo đạc. Trong bài viết dưới đây, Việt Thanh Group sẽ giúp bạn đọc có được những thông tin hữu ích xung quanh vấn đề này. Mời bạn đọc cùng tham khảo!

Khái niệm đo hồi âm là gì?

Đo hồi âm là gì?

Đo hồi âm là gì? Đo hồi âm hay còn gọi là đo sâu hồi âm là một phương pháp được sử dụng để xác định khoảng cách, chiều sâu, hoặc các đặc điểm của vật thể thông qua việc phát ra sóng và ghi nhận lại tín hiệu phản hồi.

Trong quá trình đo hồi âm, thiết bị máy đo sâu hồi âm Hi-Target HD MAX II sẽ phát ra một sóng âm hoặc một tín hiệu sóng điện từ, sau đó tín hiệu này sẽ phản hồi trở lại khi chạm vào vật thể hoặc bề mặt. đáy biển, lòng hồ, cát, bùn… Thiết bị sẽ nhận lại tín hiệu phản hồi và tính toán độ sâu của đáy.

Nguyên lý hoạt động của các thiết bị đo sâu hồi âm dựa trên công thức S = v x t trong đó:

S là khoảng cách truyền âm,
v là tốc độ âm thanh,
t là thời gian truyền âm.

Trong công thức trên tốc độ âm thanh (v) là hằng số không thay đổi. Thời gian truyền âm (t) sẽ thay đổi dựa vào nhiều yếu tố khác nhau như áp suất nước, độ mặn… Lúc này khoảng cách từ bộ phận phát tín hiệu đến bề mặt phản xạ sẽ được tính dựa trên công thức: h = S/2 = ½ (v × t).

Hiện nay, phương pháp này thường được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như địa chất, khảo sát địa hình, nghiên cứu tài nguyên biển, và nhiều ứng dụng khác có liên quan đến phân tích sâu dưới mặt nước hoặc dưới lòng đất.

Thiết bị chính dùng trong đo hồi âm là gì?

Những thiết bị chính dùng trong đo hồi âm là gì? Có nhiều loại thiết bị được phát triển phục vụ cho việc đo hồi âm, mỗi loại mang lại những lợi ích và ứng dụng riêng biệt. Một số thiết bị phổ biến được sử dụng nhiều hiện nay

Máy đo sâu hồi âm (Sounder):

Đây là thiết bị chủ yếu được sử dụng trên các phương tiện thuỷ như tàu thuyền. Nó hoạt động bằng cách phát ra sóng âm xuống nước và ghi nhận tín hiệu hồi âm trở lại. Thông qua thời gian trễ của tín hiệu, máy có thể tính toán được độ sâu của nước ở những khu vực nước nông như hồ, biển ven bờ, sông suối, rạn san hô hoặc gần đảo.

Ngoài ra, máy đo sâu các dòng máy đo sâu hồi âm hiện nay như máy đo sâu hồi âm Hi-Target HD Life còn được ứng dụng trong nghiên cứu thủy văn, khảo sát lòng hồ để phục vụ cho các mục đích dân sự như tìm kiếm lạch nước sâu để đảm bảo cho việc di chuyển bằng tàu thuyền an toàn.

Máy đo sâu bằng siêu âm (Ultrasonic Depth Sensor):

Thiết bị này sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách đến bề mặt. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, như đo khoảng cách trong bồn chứa hoặc các thành phần máy móc.

Thiết bị sonar (Sound Navigation and Ranging):

Sonar là một công nghệ đo hồi âm phức tạp hơn, có thể cung cấp hình ảnh 3D của đáy đại dương hay lòng sông. Thông qua việc phân tích tín hiệu phản hồi, sonar có thể xác định được các vật thể dưới nước, chẳng hạn như tàu chìm hoặc rạn san hô.

>>>Xem thêm: Motion Sensor trong đo sâu đa tia: Vai trò và tầm quan trọng trong thủy đạc hiện đại

Giới thiệu 2 kỹ thuật đo sâu hồi âm trong khảo sát thủy đạc

Trong khảo sát thủy đạc hiện nay đang có 2 kỹ thuật đo sâu hồi âm được sử dụng nhiều bao gồm: kỹ thuật đo sâu hồi âm kết hợp với GNSS RTK và kỹ thuật đo hồi âm kết hợp quan trắc mực nước

Kỹ thuật đo sâu hồi âm kết hợp với GNSS RTK

Kỹ thuật đo sâu hồi âm này sử dụng thời gian thực kết hợp với máy GNSS RTK Hi-Target V500 để mang đến kết quả khảo sát đạt đến độ chính xác cao nhất.

Để có thể xác định được độ sâu của khu vực cần khảo sát dựa trên kỹ thuật RTK thì phải đảm bảo các yếu tố sau:

Độ chênh cao giữa các anten của trạm động và trạm cơ sở được xác định bằng kỹ thuật RTK với độ chính xác đạt đến từng cm. Ký hiệu là h.
Chiều cao của anten ở trạm cơ sở so với mốc đo. Yếu tố này được đo bằng thước với độ chính xác tối thiểu là 5mm. Ký hiệu là a.
Độ cao của mốc so với mặt Geoid tham khảo. Ký hiệu là h0.
Chiều cao anten của trạm động so với mực nước tại vị trí thuyền đo, cũng được đo bằng thước với độ chính xác cm. Ký hiệu là f.
Độ sâu đo được bằng máy đo sâu hồi âm. Ký hiệu là d.

Công thức tính độ cao đáy sông như sau: h= hw – d

Trong đó, hw là độ cao tức thời của mực nước tại thuyền, xác định theo công thức: hw = h0 + a – dh – f

Lưu ý khi áp dụng kỹ thuật đo sâu này:

Trạm tham khảo cần phải được đặt cố định trên một mốc đã có cao độ và tọa độ rõ ràng.
Máy thu được đặt tại trạm tham khảo cần phải đảm bảo được khả năng thu tín hiệu từ các vệ tinh GPS bao gồm cả trị đo pha và trị đo giả cự ly.
Trạm tham khảo sẽ xử lý dữ liệu trên cả hai tần số L1/L2 và tính toán khoảng cách giả cùng các hiệu chỉnh pha sóng tải.
Dữ liệu thường được định dạng theo chuẩn RTCM SC-104 v.2.1 để truyền tới trạm Rover trên tàu.
Kỹ thuật RTK cho phép di chuyển máy thu tại trạm Rover và hỗ trợ giải quyết vấn đề không khớp số liệu giữa vệ tinh và máy thu.

Có thể nói, kỹ thuật RTK cung cấp được đầy đủ các dữ liệu về cả vị trí mặt bằng với độ cao chính xác của anten tại thời điểm đo cho nên đã khắc phục được tối đa những sai số trong quá trình xác định độ sâu bằng cách đo mực nước.

>>Xem thêm: Nguyên lý hoạt động máy đo sâu hồi âm – Cách thiết bị xác định độ sâu đáy nước chính xác

Kỹ thuật đo hồi âm kết hợp quan trắc mực nước

Kỹ thuật đo sâu hồi âm này giúp các kỹ sư đo đạc tính toán được độ sâu chính xác của đáy dựa trên việc xác định độ cao của mặt nước kết hợp với kết quả đo sâu.

Những yếu tố bắt buộc phải có để có thể xác định được độ sâu của đáy sông bằng ỹ thuật đo sâu hồi âm này bao gồm:

Chiều cao anten của trạm cơ sở so với mốc, đo bằng thước với độ chính xác khoảng 5mm. Ký hiệu là hA.
Độ cao anten của trạm động (Rover) so với mặt Ellipsoid tham khảo. Ký hiệu là hB.
Chiều cao anten của trạm động so với mặt đáy đầu sensor máy hồi âm tại vị trí thuyền, đo bằng thước với độ chính xác cm. Ký hiệu là f.
Độ sâu của đáy, đo được bằng máy đo sâu hồi âm. Ký hiệu là D.
Độ cao của mốc so với mặt ellipsoid tham khảo. Ký hiệu là HA.

Độ cao của đáy sông được tính theo công thức: HB = HC−D

Nhưng bạn cũng cần lưu ý rằng giả định này chỉ đúng khi nước không có sóng, bê mặt nước yên tĩnh, không chị tác động của gió hoặc dòng chảy.

Trong thực tế đo đạc, có nhiều yếu tố dẫn đến sự chênh lệch mực nước ở vị trí đo sâu và trạm đo gần bờ như tác động của dòng chảy, gió, thủy triều, đoạn sông bị cong hoặc bị co hẹp…

Trên đây là giải đáp chi tiết đo hồi âm là gì cũng như những kỹ thuật được sử dụng phổ biến trong đo sâu hồi âm. Nếu bạn đọc quan tâm đến lĩnh vực này, cần tìm hiểu thêm hay liên hệ với Việt Thanh qua hotline: 0349.318.789 để được tư vấn và giải đáp.

>>Xem thêm: Dịch vụ đo sâu hồi âm của Việt Thanh Group