โซนาร์สแกนด้านข้าง

โซนาร์สแกนด้านข้าง (บางครั้งเรียกว่าโซนาร์สแกนด้านข้าง , โซนาร์ภาพด้านข้าง, โซนาร์สร้างภาพด้านข้าง และโซนาร์จำแนกพื้นทะเล)เป็นระบบโซนาร์ประเภทหนึ่งที่ใช้ในการสร้างภาพพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นทะเล ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การใช้งาน
โซนาร์แบบสแกนด้านข้างใช้ในการสร้างภาพพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นทะเลได้อย่างรวดเร็ว การใช้งานรวมถึงการสำรวจทางโบราณคดีทางทะเลการค้นหาซากเรือ การค้นหาและกู้ภัย (SAR)และ การตรวจ สอบสิ่งแวดล้อม[ 1 ]เมื่อใช้ร่วมกับตัวอย่างพื้นทะเล จะช่วยให้เข้าใจถึงความแตกต่างของวัสดุและประเภทของพื้นผิวของพื้นทะเลได้ ภาพจากโซนาร์แบบสแกนด้านข้างยังเป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการตรวจจับเศษซากและสิ่งกีดขวางอื่นๆ บนพื้นทะเลที่อาจเป็นอันตรายต่อการเดินเรือหรือการติดตั้งบนพื้นทะเลของอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบสถานะของท่อส่งและสายเคเบิลบนพื้นทะเลได้โดยใช้โซนาร์แบบสแกนด้านข้าง ข้อมูลแบบสแกนด้านข้างมักจะได้รับพร้อมกับข้อมูลการวัดความลึกและ ข้อมูล จากเครื่องวัดความลึกใต้พื้นทะเล ทำให้มองเห็นโครงสร้างตื้นๆ ของพื้นทะเลได้ โซนาร์แบบสแกนด้านข้างยังใช้สำหรับการวิจัยด้านการประมง การขุดลอก และการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังมีการใช้งานทางทหารรวมถึงการตรวจจับทุ่นระเบิด
วิธีการทำงาน
โซนาร์แบบสแกนด้านข้างใช้โซนาร์ที่ปล่อยคลื่นรูปทรงกรวยหรือรูปพัดลงไปยังพื้นทะเลในมุมกว้างตั้งฉากกับเส้นทางของเซนเซอร์ที่เคลื่อนที่ผ่านน้ำ ซึ่งอาจลากจากเรือผิวน้ำหรือเรือดำน้ำ (เรียกว่า “โทว์ฟิช”) หรือติดตั้งบนตัว เรือ ความเข้มของ การสะท้อน เสียง จากพื้นทะเลของ ลำแสงรูปพัดนี้จะถูกบันทึกเป็นชุดของภาพตัดขวาง เมื่อนำมาต่อกันตามทิศทางการเคลื่อนที่ ภาพตัดขวางเหล่านี้จะสร้างภาพของพื้นทะเลภายในพื้นที่ครอบคลุม (ความกว้างของการครอบคลุม) ของลำแสง[ 2 ]ความถี่เสียงที่ใช้ในโซนาร์แบบสแกนด้านข้างมักอยู่ในช่วง 100 ถึง 500 kHzความถี่ที่สูงขึ้นจะให้ความละเอียด ที่ดีกว่า แต่ระยะการตรวจจับจะน้อยลง
ประวัติศาสตร์


เทคโนโลยี
โซนาร์แบบสแกนด้านข้างรุ่นแรกๆ ใช้ทรานสดิวเซอร์ แบบลำแสงทรงกรวยเพียงตัวเดียว ต่อมาได้มีการผลิตรุ่นที่มีทรานสดิวเซอร์สองตัวเพื่อครอบคลุมทั้งสองด้าน ทรานสดิวเซอร์อาจบรรจุอยู่ในชุดเดียวที่ติดตั้งบนตัวเรือ หรืออาจมีสองชุดติดตั้งอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของเรือ ต่อมาทรานสดิวเซอร์ได้พัฒนาเป็นลำแสงรูปพัดเพื่อสร้าง "โซโนแกรม" หรือภาพโซนาร์ที่ดีขึ้น เพื่อให้สามารถตรวจจับพื้นทะเลได้ใกล้มากขึ้นในน้ำลึก ทรานสดิวเซอร์แบบสแกนด้านข้างจึงถูกติดตั้งใน "อุปกรณ์ลากจูง" และดึงด้วยสายเคเบิล
จนกระทั่งถึงช่วงกลางทศวรรษ 1980 ภาพสแกนด้านข้างเชิงพาณิชย์ถูกผลิตขึ้นบนแผ่นกระดาษ แผ่นกระดาษรุ่นแรกๆ ผลิตขึ้นโดยใช้พล็อตเตอร์แบบกวาดที่เผาภาพลงบนแผ่นกระดาษที่เลื่อนได้ พล็อตเตอร์รุ่นต่อมาทำให้สามารถพล็อตข้อมูลตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของเรือลงบนแผ่นกระดาษได้พร้อมกัน ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ระบบเชิงพาณิชย์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่กว่าและราคาถูกกว่าได้พัฒนาตัวแปลงสแกนดิจิทัลที่สามารถเลียนแบบตัวแปลงสแกนแบบอนาล็อกที่ระบบทางทหารใช้ในการผลิตภาพสแกนที่แสดงบนทีวีและคอมพิวเตอร์ และจัดเก็บลงในเทปวิดีโอได้ในราคาที่ถูกกว่า ปัจจุบันข้อมูลถูกจัดเก็บไว้ในฮาร์ดไดรฟ์ ของคอมพิวเตอร์ หรือสื่อโซลิดสเตท โดยทั่วไปข้อมูลจะแสดงเป็นภาพขาวดำหรือภาพสี ซึ่งเรียกว่าโซโนแกรมสแกนด้านข้าง ซึ่งให้ภาพแสดงสภาพแวดล้อมใต้น้ำ[ 3 ]
การประยุกต์ใช้ทางทหาร
หนึ่งในผู้คิดค้นโซนาร์แบบสแกนด้านข้างคือ ดร. จูเลียส ฮาเกมันน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ซึ่งถูกพาตัวมายังสหรัฐอเมริกาหลังสงครามโลกครั้งที่สอง และทำงานที่ห้องปฏิบัติการป้องกันทุ่นระเบิดของกองทัพเรือสหรัฐฯ ที่เมืองปานามาซิตี้ รัฐฟลอริดา ตั้งแต่ปี 1947 จนกระทั่งเสียชีวิตในปี 1964 ผลงานของเขาได้รับการบันทึกไว้ในสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 4,197,591 [ 4 ]ซึ่งเปิดเผยครั้งแรกในเดือนสิงหาคม 1958 แต่ยังคงเป็นความลับโดยกองทัพเรือสหรัฐฯ จนกระทั่งได้รับการออกอย่างเป็นทางการในปี 1980 ระบบโซนาร์แบบสแกนด้านข้างเชิงทดลองถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 ในห้องปฏิบัติการต่างๆ รวมถึงสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์และห้องปฏิบัติการฮัดสัน และโดย ดร. ฮาโรลด์ เอ็ดเจอร์ตันที่ MIT
โซนาร์สแกนด้านข้างสำหรับใช้ในกองทัพถูกผลิตขึ้นในทศวรรษ 1950 โดยบริษัทเวสติงเฮาส์ ต่อมาได้มีการพัฒนาและสร้างระบบขั้นสูงขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารพิเศษ เช่น การค้นหาระเบิดไฮโดรเจนที่สูญหายในทะเล หรือการค้นหาเรือดำน้ำรัสเซียที่สูญหาย ที่โรงงานเวสติงเฮาส์ในเมืองแอนนาโพลิส จนถึงทศวรรษ 1990 กลุ่มนี้ยังผลิตโซนาร์แบบ Angle Look Sonar เครื่องแรกและเครื่องเดียวที่ใช้งานได้จริง ซึ่งสามารถติดตามวัตถุขณะมองลอดใต้ตัวรถได้
การใช้งานเชิงพาณิชย์

ระบบโซนาร์สแกนด้านข้างเชิงพาณิชย์ระบบแรกคือ "Transit Sonar" ของ Kelvin Hughesซึ่งเป็นเครื่องวัดความลึกแบบเอโคที่ดัดแปลงมาใช้กับทรานสดิวเซอร์แบบลำแสงพัดช่องสัญญาณเดียวที่ติดตั้งบนเสา เปิดตัวประมาณปี 1960 ในปี 1963 ดร. Harold Edgerton, Edward Curley และ John Yules ใช้ โซนาร์สแกนด้านข้างแบบลำแสงทรงกรวย 12 kHz เพื่อค้นหาเรือประภาคาร Vineyard ที่จมอยู่ในอ่าว Buzzards รัฐแมสซาชูเซตส์ ทีมงานที่นำโดยMartin Kleinจาก Edgerton, Germeshausen & Grier (ต่อมาคือ EG & G., Inc.) ได้พัฒนาระบบโซนาร์สแกนด้านข้างแบบลากจูงสองช่องสัญญาณเชิงพาณิชย์ที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกตั้งแต่ปี 1963 ถึง 1966 โดยทั่วไปแล้ว Martin Klein ถือเป็น "บิดา" ของโซนาร์สแกนด้านข้างเชิงพาณิชย์ ในปี 1967 Edgerton ใช้โซนาร์ของ Klein เพื่อช่วย Alexander McKee ค้นหาเรือธงMary Roseของ พระเจ้าเฮนรีที่ 8 ในปีเดียวกันนั้น ไคลน์ได้ใช้โซนาร์เพื่อช่วยนักโบราณคดีจอร์จ บาสส์ค้นพบเรืออายุ 2,000 ปี นอกชายฝั่งตุรกี ในปี 1968 ไคลน์ได้ก่อตั้ง Klein Associates (ปัจจุบันคือKLEIN - A MIND Technology Business ) และยังคงทำงานปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง รวมถึง ระบบความถี่สูงเชิงพาณิชย์ระบบแรก (500 kHz) และโซนาร์สแกนด้านข้างแบบสองความถี่ระบบแรก และโซนาร์สแกนด้านข้างและโซนาร์สำรวจใต้พื้นทะเลแบบผสมผสานระบบแรก ในปี 1985 ชาร์ลส์ มาเซล จาก Klein Associates (ปัจจุบันคือ Klein Marine Systems, Inc.) ได้ผลิตวิดีโอฝึกอบรมโซนาร์สแกนด้านข้างเชิงพาณิชย์ชุดแรกและคู่มือฝึกอบรมโซนาร์สแกนด้านข้างเล่ม แรก และนักสมุทรศาสตร์สองคนก็ค้นพบซากเรือ RMS Titanic
สำหรับการสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่ โซนาร์สแกนด้านข้าง GLORIA ได้รับการพัฒนาโดย Marconi Underwater Systems และInstitute of Oceanographic Sciences (IOS) สำหรับNERC GLORIA ย่อมาจาก Geological Long Range Inclined Asdic [ 5 ] โซนาร์นี้ถูกใช้โดยUS Geological Surveyและ IOS ในสหราชอาณาจักรเพื่อรับภาพของไหล่ทวีปทั่วโลก โดยทำงานที่ความถี่ค่อนข้างต่ำเพื่อให้ได้ระยะไกล เช่นเดียวกับโซนาร์สแกนด้านข้างส่วนใหญ่ เครื่องมือ GLORIA จะถูกลากไปด้านหลังเรือ GLORIA มีอัตราการส่งสัญญาณสองครั้งต่อนาที และตรวจจับสัญญาณสะท้อนจากระยะไกลถึง 22 กม. ทั้งสองด้านของโซนาร์
ดูเพิ่มเติม
- การสังเคราะห์รูรับแสง– การผสมสัญญาณจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัวเพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดเชิงมุมสูง
- การสร้างลำแสง– เทคนิคการประมวลผลสัญญาณสำหรับอาร์เรย์เซนเซอร์
- อาร์เรย์เฟส– ชุดเสาอากาศที่สร้างลำแสงที่สามารถปรับทิศทางได้
- โซนาร์ 2087 – โซนาร์แบบลากจูง
- โซนาร์แบบสังเคราะห์รูรับแสง– รูปแบบหนึ่งของโซนาร์ที่ใช้การประมวลผลข้อมูลโซนาร์ภายหลังหน้าเว็บแสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายที่ต้องการเปลี่ยนทิศทาง
ลิงก์ภายนอก
- ระบบโซนาร์ Marine Sonic HDS
- โซนาร์สแกนด้านข้าง
- การใช้โซนาร์สแกนด้านข้างเพื่อช่วยเหลือผู้ที่จมน้ำ(เก็บถาวรเมื่อ 26 กุมภาพันธ์ 2551 ในWayback Machine)
- รูปภาพและคำอธิบายของยานลากจูงโซนาร์สแกนด้านข้างUSGS Benthos SIS-1000
- การใช้โซนาร์แบบสแกนด้านข้างและโซนาร์แบบหลายลำแสงของ NOAA ในการจัดทำแผนที่เดินเรืออย่างเป็นทางการของสหรัฐอเมริกา ( เก็บถาวรเมื่อวันที่ 8 กุมภาพันธ์ 2544 ในWayback Machine)
- ตัวอย่างภาพสแกนด้านข้างที่ระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์
- คู่มือการรับและประมวลผลข้อมูลจากโซนาร์แบบสแกนด้านข้าง (Side-Scan Sonar) เก็บถาวร เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม 2556 ที่Wayback Machineและแกลเลอรีรูปภาพเก็บถาวรเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม 2556 ที่Wayback Machine
- ฐานข้อมูลความรู้ของ Tritech – โซนาร์สแกนด้านข้าง
- โครงการทำแผนที่ GLORIA ของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2551 ที่Wayback Machine