- Echolokation
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Das Echolot ist ein in der Nautik verwendetes Gerät zur akustischen Messung von Fluss- oder Meerestiefen. Teilweise wird es auch in der Luftfahrt als "sonic altimeter" eingesetzt. Es wurde 1913 von dem deutschen Physiker Alexander Behm entwickelt und patentiert. Das Echolot ist eine einfache aktive Sonar-Methode.
Schallausbreitung beim Echolot (schematisch)Inhaltsverzeichnis
Funktionsweise
Bei der Echolotung sendet ein Ultraschall-Lautsprecher am Schiffsboden einen Impuls im Ultraschall aus (etwa 100 kHz). Die Schallwellen werden am Gewässerboden reflektiert und vom Schallwandler empfangen. Aus der Laufzeitmessung der Schallwellen und der Ausbreitungsgeschwindigkeit wird die Tiefe ermittelt. Übliche Geräte haben Messbereiche von etwa 2 m bis einige km. Da die Schallgeschwindigkeit im Wasser von Temperatur und Salzgehalt abhängt, muss sie für genaue Messungen jeweils bestimmt und die Apparatur auf sie kalibriert werden.
Im Regelfall entspricht das erste Echo der gesuchten Tiefe. Bei geneigtem bzw. unregelmäßigem Untergrund oder bei Schlick und Schlamm sind jedoch Korrekturen notwendig. Die Beschaffenheit des Untergrunds kann durch die Verwendung von zwei Frequenzen bestimmt werden. Die üblichen 100-200 kHz werden an Schichten geringerer Dichte reflektiert als die tiefer eindringende niedrige Frequenz (etwa 15 kHz).
Die schiffbare Tiefe (nautischer Horizont) ist etwas geringer als der Tiefenwert mit 100kHz, wird aber mit 2 Frequenzen besser abschätzbar.
Fächerecholot
Für die Vermessung von Gewässersohlen, Flussmündungen und Flachküsten werden statt Echoloten mit Einzelstrahl Fächerlotsysteme eingesetzt. Dadurch wird die Vermessung genauer und bei mehrfacher Überdeckung der gemessenen Streifen gut kontrollierbar.
Der Fächer hat Öffnungswinkel zwischen 60° und 150° und besteht aus rund 100 Einzelstrahlen. Die Fächeröffnung kann bei modernen Systemen dem Gewässerprofil und der Schiffsgeschwindigkeit angepasst werden.
Verwandte Verfahren
Vereinzelt wird eine vergleichbare Methode auch in der Luftfahrt verwendet. Das Sonic Altimeter dient zur Höhenmessung von Flugzeugen über Grund.
Das Autofokus-System einiger Fotoapparate sowie einige Entfernungsmessgeräte arbeiten mit einem Ultraschall-Echolot.
Die Echoortung ist ein eng verwandtes Verfahren, mit dem sich auch die Lage von Objekten, wie Schiffen oder Fischen bestimmen lässt. Es wird sowohl in der Natur, so von Zahnwalen und Fledermäusen angewendet als auch bei verschiedenen aktiven Sonar-Verfahren.
Siehe auch
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