donderdag, 28 augustus 2014

pad: homeelectronica › dieptemeter

Dieptemeter

Synoniemen: echolood, sonar (SOund Navigation And Ranging), echo sounder

Publicatie 25-03-2011 08:54 - Aangepast 25-03-2011 08:54

Een dieptemeter is een instrument dat de waterdiepte onder het vaartuig meet. Dit is de afstand tussen de bodem van het betreffende water en de plek waar de opnemer (transducer) onder het schip is gemonteerd. Veel dieptemeters hebben vervolgens de mogelijkheid om de uitlezing zodanig te corrigeren dat de werkelijke diepte wordt weergegeven. Hierbij wordt de afstand tussen montageplaats opnemer en het wateroppervlakte verrekend. Uitlezing van de diepte kan vaak naar behoefte ingesteld worden tussen: feet en meters. De gemeten waterdiepte noemt men de loding.

Geschiedenis

Het woord loding komt van het oude mechanische instrument, dat voor dit doel al duizenden jaren in de scheepvaart wordt gebruikt: een dieplood, een stukje lood aan een touw. Met een dieplood kan echter tevens de grondsoort bepaald worden, wat van groot belang kan zijn voor de navigatie.

De dieptemeter werd in 1912 uitgevonden door de Duitse natuurkundige Alexander Behm, die na de ramp met de Titanic een manier zocht om de locatie van ijsbergen te kunnen bepalen. De echo-techniek bleek hiervoor niet geschikt, maar bleek wel een goede manier te zijn om de diepte te kunnen bepalen. In 1913 patenteerde hij zijn uitvinding.

Werking

Een dieptemeter bestaat uit een zender, ontvanger, antenne en een display. De zender/ontvanger en display zijn ondergebracht in een behuizing, de antenne (transducer) is los van het geheel maar wordt verbonden d.m.v. een elektriciteitsdraad. Het principe is simpel, een elektronische puls van de zender word omgevormd in een geluidsgolf door de transducer (antenne). De transducer zend vervolgens het signaal (een geluidsgolf) het water in. Wanneer vervolgens de geluidsgolven een object onder water raken, worden deze signalen gereflecteerd, waaronder richting de transducer. De tansducer omvormt de ontvangen signalen weer om in een elektronisch signaal. Dit signaal wordt weergegeven door de ontvanger (dieptemeter).

De waterdiepte wordt bepaald aan de hand van een geluidstrilling die verticaal naar beneden wordt uitgezonden. De propagatiesnelheid van deze trilling door het water bedraagt 1500 m/sec. Door het nauwkeurig meten van de echotijd - tijd tussen het zenden en ontvangen van een trilling - kan het echolood de diepte bepalen.

d = 0,5 * v * t

d: waterdiepte
v: propagatiesnelheid
t: echotijd

Voorbeeld: De gemeten tijd tussen zenden en ontvangen bij een waterdiepte van 10 meter is 26,6 ms
want: 10 / (0,5 * 1500 ) = 0,0133 sec (of 13,3 ms)

De popagatiesnelheid

De propagatiesnelheid is afhankelijk van de:

  • watertemperatuur
  • waterdruk
  • dichtheid van het water zoals zoutgehalte
  • watervervuiling

Frequenties

Oude dieptemeters gebruikten een frequentie rond de 40 kHz. Echter een lange frequentie maakt de transducer groot. Plezierjachten gebruiken tegenwoordig een transducer-frequentie tussen 150 kHz en 200 kHz. Dit, omdat de transducer dan veel kleiner is. Hoe hoger de frequentie hoe hoger het doordringingvermogen, maar hoe moeilijker de geluidsbundel te richten is.
Daarnaast zijn er ook dieptemeters met een dubbele frequentie. Bijvoorbeeld 50 kHz voor grotere diepten en 200 kHz voor binnenwateren. De dieptemeter bepaald zelf de meest optimale frequentie. Meten met 2 frequenties bevordert de nauwkeurigheid van de meting.

Alarmen

Bij de meeste dieptemeters is het mogelijk om een of meer type alarmen in te stellen. Een ondiepte alarm wordt het meest gebruikt. Op deze manier wordt de stuurman gewaarschuwd, zodra de waterdiepte minder wordt dan een vooraf ingestelde diepte. Veelal wordt 0,5 meter extra dan benodigd (meestal kieldiepte) ingesteld.
Naast een ondiepte alarm, kunnen de meeste dieptemeters ook een diepte alarm geven. Dit betekent dat als de diepte meer wordt dan ingesteld, er ook een alarm klinkt. Tijdens het ankeren kan dit erg nuttig zijn. Als de ankerplaats een diepte heeft tussen de 5 en 10 meter, kunnen deze 2 uiterste in de dieptemeter geprogrammeerd worden. Gaat het schip door krabben van het anker naar een dieper of ondieper deel, wordt de bemanning via het alarm gewaarschuwd.

Koppeling met stuurautomaat

Sommige merken (zoals Simrad) hebben de mogelijkheid om de dieptemeter te koppelen aan de stuurautomaat. Via de informatie die de stuurautomaat ontvangt van de dieptemeter, kan de stuurautomaat het schip in de vaargeulen houden (mits de vaargeul dieper is dan het naastgelegen water).

Foutaanwijzing

Er zijn twee soorten foutaanwijzingen. Een permanente foutaanwijzing, doordat:

  • de transducer onder een hoek gemonteerd zit (niet loodrecht naar beneden)
  • de transducer rond de waterlijn hangt, waardoor de transducer met regelmaat boven het wateroppervlakte is
  • de dieptemeter niet is gecorrigeerd met de afstand wateroppervlakte transducer
  • tijdens zeilen de transducer onder een hoek kan komen hangen

Een tijdelijke foutaanwijzing, doordat:

  • de diepte te groot is geworden, dat het niet meer te meten is
  • vissen elke tussen de transducer en de bodem door zwemmen (hierdoor neemt de diepte tijdelijk af)

Bekende merken

Vrijwel alle navigatie-apparatuur merken maken dieptemeters. Bekende merken zijn: Raymarine, Simrad, Eagle, Lowrance, B&G, Nasa