Особенности записей эхо-сигналов от концентраций промысловых объектов

При увеличении концентрации рыбы в скоплениях, когда рыболокатор перестает "разрешать" одиночные объекты, характер записей эхо-сигналов на ленте самописца существенно изменяется - появляются комбинированные трассы отраженных сигналов, например в виде слоев различной плотности, отдельных сплошных полос и др. В этом случае самописцы практически уже не обеспечивают получения достаточной информации о плотности концентраций рыбы. Особенностью трасс рыбных эхо-сигналов типа слой является наличие записей одиночных рыб у его верхней и нижней границы. Иногда эта особенность может использоваться для различения записей эхо-сигналов от промысловых рыб, а также эхо-сигналов от небольших водных организмов (например, мальков рыб и планктона).

При наличии в районе поиска достаточно плотных скоплений рыб - косяков характер показаний также имеет ряд особенностей. Для трасс эхо-сигналов от плотных пелагических косяков характерно наличие "хвостов" внутрикосяковой реверберации, так как акустические колебания претерпевают многочисленные отражения и рассеяние от рыб в косяке, являясь источником дополнительной энергии, возвращающейся к антенне и в приемный тракт рыболокатора после прихода основной части энергии, отраженной от косяка. В связи с этим высота трассы эхо-сигналов от косяка не может служить непосредственным показателем для оценки его истинной вертикальной протяженности.

Глубина нахождения верхней кромки косяка, определяемая по показаниям шкалы самописца, также может отличаться от фактической в том случае, если косяк находится в стороне от плоскости, проходящей через акустическую антенну рыболокатора, так как на регистраторе будут фиксироваться эхо-сигналы от боковых лучей характеристики направленности. Получаемая при этом погрешность при широкой характеристике направленности будет больше, чем при узкой, и регистрируемая глубина всегда будет больше фактической (рис. 48). Получаемое превышение определяется шириной зоны действия рыболокатора в диапазоне глубин нахождения скопления и положением скопления в пределах этой зоны.

Рис. 48. Завышение показаний глубины h нахождения рыбы при озвучивании ее боковыми лучами характеристики направленности антенны

При локации плотных косяков рыбы в районах с небольшими глубинами может наблюдаться повторная запись эхо-сигналов от них ниже первой трассы отметок эхо-сигналов от дна. Это обусловлено многократным отражением акустических колебаний, которые в данном случае проходят следующий путь: акустическая антенна - рыба - грунт - поверхность воды - рыба - акустическая антенна (рис. 49, а, б). На эхограммах, показанных на рис. 49, в, г и соответствующих диаграммам на рис. 49, а, б, повторные записи эхо-сигналов от косяков будут находиться от первой трассы донных эхо-сигналов на расстояниях, пропорциональных глубине нахождения рыбы.

Рис. 49. Повторная запись эхо-сигналов от плотных косяков: а и б - характер распространения звука; в и г - соответствующие эхограммы

В отдельных случаях при нахождении очень плотных косяков у поверхности воды или дна (при малой глубине места) и высокой чувствительности рыболокатора может иметь место повторная запись эхо-сигналов от косяка (однако значительно более слабая) вследствие прохождения звука по пути a₁ (антенна - косяк рыбы, от которого в данном случае будет очень интенсивный эхо-сигнал, - поверхность воды - вновь косяк рыбы - приемная антенна) или б₁ (антенна - косяк рыбы - грунт - косяк рыбы - повторно грунт - приемная антенна) (см. рис. 49, а, б). На эхограмме, показанной на рис. 49, в₁, соответствующей диаграмме на рис. 49, а₁, повторная запись эхо-сигналов от косяка будет находиться на некотором расстоянии от нулевой линии, пропорциональном удвоенной глубине нахождения косяка, а на эхограмме, приведенной на рис. 49, г₁ и соответствующей диаграмме на рис. 49, б₁, - на расстоянии от первой трассы донных эхо-сигналов, пропорциональном отстоянию косяка от дна. В последних случаях одновременно будут присутствовать и дополнительные эхо-сигналы, приведенные на рис. 49, в, г.

Многие виды рыб формируют косяки в светлое время суток и более разреженные концентрации - слои - в темное время суток, когда в получаемых от них записях эхо-сигналов можно фиксировать и трассы отметок отдельных рыб (иногда это помогает в оценке обнаруживаемых объектов).

Мелкие водные организмы, образующие так называемые звукорассеивающие слои, часто служат источниками появления слоеобразных записей на лентах самописцев, которые при отсутствии достаточного опыта могут легко быть приняты за отметки эхо-сигналов от рыб.

Звукорассеивающие слои, как и рыбные скопления, характеризуются резко выраженными суточными вертикальными миграциями (к вечеру перемещаются в более верхние горизонты). Как правило, звукорассеивающие слои опускаются быстрее, чем поднимаются. В начале миграции слой поднимается медленно, потом быстрее, затем темп подъема снова замедляется, причем характерно, что во время вертикальных миграций часто наблюдается разделение одной концентрации на несколько слоев. Иногда наличие нескольких слоев отмечается и днем. Характерными отличиями записей эхо-сигналов таких слоев является их большая "мелкозернистость" и протяженность по району поиска, меньшая изменчивость при замедлении хода судна или его остановке, практическое отсутствие трасс отметок эхо-сигналов от одиночных объектов в пределах слоя. В некоторых случаях записи в виде рассеянного слоя создаются эхо-сигналами от глубоководных креветок, которые обычно поднимаются от дна в темное время суток (рис. 50, а). Иногда они фиксируются и в виде компактных трасс отметок эхо-сигналов (рис. 50, б). Запись эхо-сигналов от крабов приведена на рис. 51, на ней видны также отметки эхо-сигналов от тросов крабовых ловушек.

Рис. 50. Запись эхо-сигналов от протяженных (а) и локальных (б) скоплений креветок в районе Аляски (эхолот ЕЛ-38А, 1973 г.)

Рис. 51. Пример записи эхо-сигналов от крабов

Если одиночные рыбы или скопления рыб находятся на предельной глубине обнаружения данным рыболокатором (рис. 52), то записи эхо-сигналов от них будут представлять собой совокупность практически точечных отметок, особенно при мелком масштабе регистрации и поиске на больших глубинах (фиксируются в виде облака), что обычно наблюдается, например, при поиске глубоководных рыб рыболокаторами "Палтус-М" и "Кальмар" (рис. 53, а). Эхограммы указанных скоплений, полученные при использовании буксируемых антенн (приближенных к объектам), имеют уже совершенно другой вид (рис. 53, б). На рис. 53, б видно, что скопления являются разреженными, и ясно заметны отметки эхо-сигналов от отдельных рыб.

Рис. 52. Сужение зоны обнаружения рыболокатора на предельной глубине его действия: З1 и З2 - зоны обнаружения на различных глубинах

Рис. 53. Эхограммы записи эхо-сигналов от глубоководных объектов при предельных глубинах их обнаружения (а) и при более близком расположении акустической антенны к объектам (б)

Новым видом устройств воспроизведения информации в гидроакустической рыболокационной аппаратуре являются электронные панорамные индикаторы на цветных ЭЛТ телевизионного типа, разработанные и введенные японской фирмой "Коден" в новые рыболокаторы типа ЦВС. Принципы отображения данных в этих индикаторах подобны положенным в основу работы самопишущих регистраторов рыболокаторов, но в качестве пишущего электрода используется электронный луч ЭЛТ, а вместо яркостных отметок сигналов (изменения степени потемнения электрочувствительной бумаги в зависимости от величины сигнала) осуществляется индикация их различным цветом в зависимости от принятого уровня. В индикаторах рыболокаторов ЦВС различия в амплитудах сигналов воспроизводятся с использованием 16 цветовых оттенков от красного (самый сильный сигнал) до голубого (отсутствие сигнала) в следующей последовательности перехода цветов: зеленовато-голубой (наименьшая интенсивность эхо-сигнала) - белый - сине-зеленый - зеленый - желтый - оранжевый - красный. В данном случае обеспечивается больший динамический диапазон индикации, чем при регистрации на самописце. В рыболокаторах для крупных судов каждый из этих цветов имеет два оттенка (более светлый и более темный).

В более простых моделях для малых судов различия в амплитудах сигналов воспроизводятся с использованием только восьми цветов.

В момент излучения зондирующего импульса на экране индикатора начинает формироваться развертка времени и воспроизводится одна строка цветного изображения эхо-сигналов, одновременно запоминающихся блоком памяти. После следующей посылки предшествующая строка сдвигается на небольшое расстояние (подобно перемещению ленты самописца перед очередным излучением) и формируется следующая строка изображения, которая также запоминается и т. д. Таким образом формируется панорамное изображение (цветная "эхограмма"). Устойчивость и постоянная яркость панорамной картины (немелькающее изображение) обеспечиваются многократным воспроизведением (с большой частотой повторения) данных, запомненных блоком памяти (накопленных за один "кадр" построчного заполнения экрана). Благодаря постоянной построчной записи принимаемой информации на ленту обычного магнитофона обеспечивается сохранение изображений эхо-сигналов от подводных объектов для проведения при необходимости дополнительного анализа и оценки, набора характерных изображений (своего рода картотеки) и т. д. При этом сохраняются и достоинства обычных электронных индикаторов с амплитудными отметками эхо-сигналов в части динамического диапазона воспроизведения, простоты изменения масштаба изображения, безынерционности запуска и прекращения развертки [17].

Таким образом, цветные индикаторы обладают всеми преимуществами устройств воспроизведения информации, применяемых в настоящее время в рыболокаторах, с дополнительным преимуществом цветного восприятия, что позволяет считать их весьма перспективными, особенно для использования при оперативной работе с рыболокаторами на поисковых и промысловых судах. Больший динамический диапазон цветных эхограмм по сравнению с обычными, несомненно, будет способствовать более качественной количественной оценке показаний и облегчать видовую оценку и распознавание обнаруживаемых концентраций промысловых объектов.

Электронные индикаторы подобного типа используются и на черно-белых ЭЛТ телевизионного типа, например в рыболокаторах фирмы "Вексилер" (Канада) [17].