Hệ thống dẫn đường và định vị bằng sóng âm sử dụng các thiết bị làm việc dưới nước như : bộ phát biến , bộ nhận tín hiệu hoặc cả hai. Chúng ta có thể sử dụng các loại thiết bị như sau:
3.3.3.1.Thiết bị thuỷ âm sử dụng gắn trên tầu.
Bộ phát biến ( Transduce ) – là bộ phát và nhận tín hiệu, thường xuyên gắn ở cạnh tầu hoặc trên hệ thống dưới nước. Nó gửi đi một tín hiệu kiểm tra trên một tần số và nhận lại tín hiệu phản hồi trên tần số thứ hai.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Hình 3.14. Các loại Bộ phát biến
a : Bộ phát biến loại 8024 của Sonardyne
b : Bộ phát biến loại 8024 phiên bản có trọng lượng nhẹ của Sonardyne c : Bộ phát biến loại 8021 của Sonardyne
d : Bộ phát biến loại 8023 của Sonardyne e : Bộ phát biến loại 8091 của Sonardyne Vị trí của bộ phát biến :
Hình 3.15. Vị trí gắn bộ phát biến SBL
Ống nghe tín hiệu âm thanh ( Hydrophone) – là một thiết bị thu đa hướng hoặc thiết bị có định hướng được gắn trên tầu với nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộ phát biến hoặc mốc tín hiệu / tín hiệu kiểm tra.
3.3.3.2.Thiết bị gắn dưới nước và đáy biển.
Bộ ứng đáp ( Transponder) – là một loại thiết bị thông dụng có thể gắn cố định dưới nước, gắn ở đáy biển hoặc trên các thiết bị lặn. Nó làm công việc nhận tín hiệu và chuyển tín hiệu kết hợp với bộ phát biến. Nhận được tín hiệu hỏi ( ra lệnh) của một tần số, bộ truyền dữ liệu sẽ gửi tín hiệu đáp trên tần số thứ hai và nó trở thành bị động cho đến khi có tín hiệu kiểm tra tiếp theo( nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng)
Một số hình ảnh về bộ ứng đáp ( Transponder)
Hình 3.16. Bộ ứng đáp gắn trên thiết bị di chuyển của hãng Sonardyne
b. Bộ ứng đáp gắn dưới đáy biển
Hình 3.17. Bộ ứng đáp gắn dưới đáy biển của hãng Sonardyne
Mốc tín hiệu âm/ tín hiệu kiểm tra ( Beacon/ Pinger) – là thiết bị thông dụng gắn cố định dưới nước hoặc trên các thiết bị chìm. Nó là bộ ứng đáp, gửi đi xung trên một tần số đặc biệt của một trạm cơ sở.
Bộ đáp ( Responder) – là một thiết bị truyền được gắn trên thiết bị lặn hoặc dưới đáy biển nó có thể kích hoạt bởi một dây dẫn ngoài kiểm soát tín hiệu kiểm
tra cho thiết bị nhận hoặc ống nghe tín hiệu âm. Thiết bị này đồng bộ thời gian với bộ phát biến trên tầu thông qua dây dẫn ngoài.
Hình 3.18.Bộ ứng đáp của hãng Sonardyne
Trong tất cả các trường hợp trên, thiết bị nhận được tín hiệu là một trong hai loại thiết bị thu có hướng hoặc thiết bị thu đa hướng. Độ mạnh yếu của sóng âm lan truyền trong nước sẽ suy giảm bởi môi trường và chính nó phản hồi lại. Trong môi trường nước đa số các tạp âm thường có tần số 5kHz trở xuống. Vì vậy, để tránh các tín hiệu và lệnh điều khiển sai thì tần số nhỏ nhất trong định vị thuỷ âm nằm ở khoảng từ 7 – 12kHz. Chính vì thế sự lựa chọn tần số âm của hệ thống định vị thuỷ âm phụ thuộc phạm vi làm việc và độ chính xác, kích thước và giá thành. Nói chung, các tần số cao sử dụng cho phạm vi hẹp hơn( do hệ số hấp phụ cao) và độ chính xác cao. Phạm vi sử dụng của tần số và độ chính xác được thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 3.1. Dải tần số, khoảng cách tối đa và độ chính xác
Loại tần số Dải tần Phạm vi làm việc Độ chính xác Tần số thấp(LF) 8kHz – 16kHz > 10 km 2m – 5m Tần số trung bình(MF) 18kHz– 36kHz 2km – 3.5 km 0.25m–1m Tần số cao (HF) 30kHz– 60kHz 1500m 0.15m- 0.25m
Tần số khá cao(EHF) 50kHz- 110kHz < 1000m <0.05m Tần số cao tần(VHF) 200kHz- 300kHz <100m <0.01m
Độ chính xác của hệ thống định vị thuỷ âm phụ thuộc vào tần số, sự suy giảm tín hiệu , môi trường , nhiễu , khúc xạ , phản xạ…
Thông thường, độ chính xác đến một vài mét ở khoảng cách lớn. Với việc sử dụng các hệ thống dưới nước, độ chính xác có thể đạt tới decimet, bởi vì độ mặn và nhiệt độ đã ổn định ở một số độ sâu xác định.