Onderwerp: Werking dieptemeter

Die van mij (een Airmar DST810 Smart Gen I) geeft nooit problemen en geen fouten op diep of ondiep water, maar vind het interessant meer van de werking te begrijpen. Daarom dit draadje.

www.furuno.fr/docs/DOCUMENTATI...MMERCIALE/DST810.pdf

Dit apparaat gebruikt ultrageluidsfrequenties van 235 kHz. Bij een geluidssnelheid van 1500 m/s geeft dat een golflengte van ongeveer 6,5 mm.

Apparaat is in staat tussen 0,5 en 100 meter diepte te meten.

Tussen de “ping” (ik begrijp een kort pulstreintje met een patroon dat het apparaat bij reflectie herkent…) en reflectie betekent dit een reistijd tussen en 0,7 en 133 ms.

Toch geeft dit apparaat slechts elke s een update. Op de kant echter hoor ik de sensor veel sneller dan eens per seconde tikken. Zelfs indien het apparaat is gebouwd om geen nieuwe puls te zenden voordat de reflectie van de vorige puls terug-ontvangen is, zouden deze pings elkaar met bijna 7 Hz mogen opvolgen (bij 100 meter; in ondieper water kan deze frequentie evenredig hoger liggen).

Wie weet hoe deze dieptemeter dat doet? Zal eens luisteren hoeveel pings er in ondiep water uitgezonden worden. Aangezien er slechts elke s een meting beschikbaar wordt gesteld, wat gebeurt er met de tussenliggende metingen? Worden die gebruikt om de nauwkeurigheid te verhogen?

Ik heb er geen verstand van. Maar je bedoeld de dst 810 waarschijnlijk. Bevalt ie verder.

Heb net een nieuwe Airmar DS810 gekocht, en ga mijn oude (1 jaar oud) inleveren voor garantie.

Volgens mij werken die dingen door middel van het Piezoelectric effect.
Output een geluid puls en dan even wachten tot er een via het omgekeerde effect een puls terug komt. De tijd tussen zenden en terug ontvangen is een indicatie voor de diepte. Uiteraard krijg je verstorende reflecties. De kunst van de software van de diepte meter is die er uit te filteren.
De DST810 heeft een ovale uitzend kegel. Die heb ik wel al eerder hier op ZF beschreven.

Van onze eigen website geleend:

De meeting werkt door middel van een transducer waarmee geluidspulsen worden uitgezonden en waarvan de echo wordt ontvangen. De tijdmeting tussen zenden en ontvangen wordt langs elektronische wijze omgezet in een diepte. Een opmerkelijk gegeven: Het echolood zou een uitvinding zijn van de Duitse natuurkundige Alexander Behm (1880-1952), die na de ramp met de Titanic in 1912 een manier zocht om vroegtijdig obstakels en andere schepen te kunnen signaleren. De bedachte echo-techniek bleek voor het gestelde doel vooralsnog niet geschikt, maar bleek wel toepasbaar te zijn om waterdiepte tot de bodem te bepalen. Behm vroeg in 1913 patent op zijn uitvinding aan.

Johan

Om de boel niet direct door de war te sturen, stukje uitleg van een traditioneel echolood.


allereerst de snelheid tussen 2 zendpulsen wordt bepaalt door max bereik wat gekozen is, om het een stuk gemakkelijker te maken, neem een fishfinder als voorbeeld.
daar zijn de bereiken gemakkelijk zichtbaar.

stel bereik is 0 tot 100 m

zendpuls wordt afgevuurd, op het echolood zien we boven aan het beeld een dikke streep, dat is nog een stukje zendpuls, meer het natrillen van het element van de transducer.
voor vervolgens wacht het echolood op het afvuren van de volgende zendpuls:
bereik was 100 m, dan moeten we wachten tot de zendpuls het max bereik heeft gehaald voor de volgende zend puls verzonden is, de wachttijd is dus 2x de afstand van het bereik, 200 m dus.
ff rekenen, 1500 m snelheid geluid in water /200 m = wachtijd tot de volgende zendpuls verzonden kan worden.

tijd tussen 2 zendpulsen licht dus vast voor gekozen bereik, groter bereik langer wachten.

Je loopt tegen een ander probleempje aan. Bij radars staat dit bekend als 'second trace echo'.
Stel de waterdiepte is 150 m, dan komt de echo terug in 200ms. Als je nu na 133ms (100m diepte) een nieuwe puls uitzend dan komt de echo van de voorgaande uitzending na 67ms binnen. Mits deze echo nog sterk genoeg is, dan gaat jouw echolood een diepte van 44m aangeven Je moet dus een ruime wacht periode tussen de uitzendingen nemen.
(Of een manier vinden om je uitzendingen een 'merkteken' mee te geven zodat je bij ontvangst kan herkennen. (Wachten is eenvoudiger ))

Helder, de enige optie anders (en duurder…) dan “wachten” is unieke pulstreintjes maken en deze ook kunnen herkennen in de software

Vond dit nog over relatie frequentie en zendhoek. Net als bij conus-luidsprekerdrivers bundelt de afgestraalde energie méér wanneer de golflengte daarvan klein wordt tov de diameter van de transducer. 200 kHz geeft (bij deze fishfinder sensor…) een zendhoek van ongeveer 15 graden:

www.furuno.com/en/technology/f.../story-04/index.html

Nachtvlinder schreef :
Een DST810 werkt op 235 kHz

Ik denk dat de meetfrequentie en de rapporteerfrequentie onafhankelijk van elkaar zijn in dit apparaat. De rapporteerfrequentie, de frequentie waarmee de diepte op de nmea2000 bus wordt geschreven, kan je ook zelf instellen met de bluetooth app van airmar.
Ik denk niet dat de meetfrequentie afhankelijk is van de diepte. Elke ping heeft zijn eigen unieke handtekening. De sensor kan daarmee elke ping onderscheiden. Hij hoeft dus niet op de echo van de laatste ping te wachten voordat hij een nieuwe verstuurt.

Aswin schreef :
Chirp ff bewust weg gelaten, maar ook daar mee vuur je een zenpuls af, vevolgens moet je wachten tot er weer ruimte is voor de volgende zendpuls, pakken we weer ff het gewone echolood plaatje er bij, daar zou je dan je zendpulsen als enorm veel storing terug zien.

Zendpuls wordt dus zuiver bepaald door in gesteld max bereik.

3Noreen schreef :
Klopt; die transducer uit het artikel geeft bij 200 kHz de daarin genoemde 15 graden. Dat is transducer afhankelijk: een smaller stralend element geeft een bredere hoek. Een lagere frequentie ook.

Aswin schreef :
Dat was ook mijn indruk uit de praktijk, toch zegt de datasheet een updatesnelheid van 1/s. Ik zal op de boot eens spelen. Bij (veel) sneller dan 1/s ga je ook golven zien. In feite is dat ruis, want een golf bepaalt niet je overstag (je gaat eerder). Dan zou je dus demping moeten toevoegen om de golfhoogte weg te filteren (wat een snelle update rate weer teniet doet).

Aswin schreef :
Volgens mij zit er maar één piezo element in zo'n ding. Die kan niet tegelijk zenden en ontvangen.
Ik heb het niet met de dieptemeter van Airmar getest maar met hun kompas. Als je de frequentie hoger insteld waarmee de data op de bus zet dan de interne sample frequentie dan kopieert die gewoon de sample totdat er een nieuw sample beschikbaar is.

Ik denk het ook.

Hoewel ik piëzo units zie met gescheiden zend en ontvang piëzo’s, noemt Airmar het zelf “transducer”, wat eigenlijk al genoeg zegt. Ook de datasheet spreekt van gecombineerd zenden en ontvangen.

Of de software zo slim is zelf uit te zoeken wat, bij gebruik van verschillende unieke “ping patroontjes”, de maximale ping frequentie is, weet ik niet.

assets-7484b3de52.cdn.insitecl...86966fd84/235jlq.pdf

Dit draadje spitst zich toe op of een dieptemeter een update van 20Hz aan kan. Houdt het praktisch. Stel het ding op 20Hz, ga varen en log de data. Theoretisch geleuter kom je niet verder.

Volgend dit document is de sample rate van diepte 1Hz

Ja is gewoon 1 Hz (ik ga toch nog even chevken overigens). Wat jij “geleuter” vindt mag je helemaal zelf weten

Nachtvlinder schreef :
Wat zou uberhaupt een hogere sample rate voor zin hebben ? Een traditioneel echolood met weergave op het scherm, geeft een veel betere indicatie dan alleen cijfertjes !

Dan kom je in elk geval bij de analoge, instantane, weergave in de buurt. Prima dingen trouwens, door te spelen met de gain kon je enigszins zien of de bodem hard of zacht was. Bij stijl oplopende randen in smal vaarwater kruis je wat effectiever; je hoeft dan niet al bv in het 10 m diepe, vlakke stuk overstag, maar zodra je ziet dan de bodem sneller op begint te lopen. Is uiteraard geen noodzaak.

Er zijn een paar problemen te overwinnen.
Na de zendpuls trilt de transducer nog even na, die signalen moet je negeren.
Ook vanuit de romp en de constructies kan nog wat ge-echo komen, ook die moet je onderdrukken.

Het terugkomende signaal wordt naargelang het dieper is, ook zwakker, daarvoor moet je dus een oplopende versterking hebben.

De puls kan ook twee of drie keer heen en weer tussen schip en bodem, ook dat moet je negeren.

Je zou dus ook nog adaptief kunnen zenden, was de laatste meting ondiep, dan maak je de zendpuls wat korter, was het dieper, dan doe je wat langer en/of harder.

En dan heb je ook nog de variëteit in bodem. Veenbodem is zo slap, dat je amper verschil ziet tussen water en de eerste dunne drab. En het zou maar zo kunnen zijn dat een net iets diepere zandlaag wel goed reflecteert.

En voor de discussie: diepte water of diepte onder de kiel: ik heb een midzwaard, 0,70-1,70m.

Ik ben heel erg tevreden met mijn DT800, die zit 40cm onder water, en bij een diepte van 70cm (echte diepte dus) zitten we met de skeg vast.
Zakt het water ietsje verder, dan springt ie naar 0,40m (de offset). De DT800 geeft dan 0. De offset wordt er elders bijgeteld.
Bij die 70cm zijn er af en toe wat dubbele reflecties.
Maar die zijn net te verwarren, want het roer zit dan vast.

Goede punten, helder in welke ruisige omgeving de software moet werken.

Net een testje gedaan. Refresh rate stond op 4 Hz ingesteld, niet op de 20 Hz wat ik in het aanleidende draadje meldde.
20 Hz is ook niet mogelijk, wel 10 Hz, wat ik net even ingesteld heb:



Data wordt dan idd 10x per seconde op de bus gezet:



En dat betekent (blijkbaar, wat ik op de Boontjes ook ervaren heb…) niet “10x dezelfde meting” tot de volgende seconde aangebroken is. Ik heb wat golven afgewacht en je ziet de meting significant sneller dan eens per seconde geupdate worden:



De resolutie lijkt 2 cm te zijn: tussenliggende waarden zijn er niet…

Afhankelijk van zoet of zout water, temperatuur en een paar andere factoren kan er een variatie van een procent of vijf zitten in de geluidssnelheid door het water. Twee meter echt zou dan 2,10 op de dieptemeter kunnen worden naast de eigen foutmarge van het apparaat. Als je echt op het randje vaart iets om rekening mee te houden. Zelf vaar ik met ruimere marges.